| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
The Emissia.Offline Letters Электронное научное издание (педагогические и психологические науки) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Издается с 7 ноября 1995 г. Учредитель: Российский государственный педагогический университет им. А.И.Герцена, Санкт-Петербург | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
_________ Шифр научной специальности 05.08.02 Бутко Елена Юрьевна Горлова Светлана Николаевна Худжина Марина Владимировна
Аннотация Ключевые слова: цифровизация образования, электронное обучение, математическая подготовка, интерактивные тренажеры, педагогическое образование. ---------------- Elena Yu.
Butko Svetlana N.
Gorlova Marina V.
Khudzhina
Abstract Key words: digitalization of education, e-learning, mathematical training, interactive simulators, teacher education. ---------------- Одним из необходимых условий повышения конкурентоспособности страны и ключевым фактором формирования информационного пространства является активное внедрение цифровых технологий в различные сферы деятельности человека, в том числе и в образование, и формирование цифровых компетенций у всех участников образовательного процесса [1; 2]. Указанные условия, в свою очередь, соотносятся с требованиями, предъявляемыми к выпускнику бакалавриата по направлению подготовки 44.03.01 Педагогическое образование, обозначенными в Федеральном государственном образовательном стандарте высшего образования (ФГОС ВО). Одной из общепрофессиональных компетенций, которая должна быть сформирована у выпускника, является ОПК-2 «способен участвовать в разработке основных и дополнительных образовательных программ, разрабатывать отдельные их компоненты (в том числе с использованием информационно-коммуникационных технологий)» [3]. Первым шагом на пути формирования данной ОПК может стать трансформация существующего педагогического инструментария, используемого в рамках преподавания вузовских дисциплин, за счет включения в образовательный процесс цифровых образовательных ресурсов, направленных на активную работу обучающегося в информационно насыщенной среде. Указанное обновление позволит не только выстроить для студента цепочку формирования компонентов ОПК-2 от «пользователя» до «разработчика» цифровых образовательных ресурсов, но и систематизировать предметные знания, а также отработать базовые умения в ходе преподавания конкретной дисциплины. На сегодняшний день можно выделить ряд исследований в направлении применения в образовательном процессе интерактивных тренажеров, способствующих закреплению знаний и подготовке к контролю, обеспечивающих организацию самостоятельной работы студентов. В работе [4] интерактивные тренажеры определяются как компонент электронных обучающих курсов, отвечающий за представление практического материала. Основной задачей интерактивных компьютерных тренажеров является привитие обучающимся навыков определенного вида практической деятельности. В работе [5] под интерактивным тренажером понимается «программа, предназначенная в целях самостоятельного освоения (или повторения) с одновременным контролем знаний по определённой теме». В работах [6; 7; 8] отмечается, что специфика предметного содержания математических дисциплин способствует активному использованию электронных тренажеров, цифровых лабораторных работ в процессе их освоения студентами. Практика показывает, что в настоящее время у обучающихся наблюдается заметное снижение уровня алгоритмических умений и вычислительных навыков, что подтверждается результатами входного контроля, проводимого на первом курсе в рамках дисциплины «Вводный курс математики» (Таблица 1). Входная контрольная работа составляется с использованием контрольно-измерительных материалов ЕГЭ по математике профильного уровня и включает в себя 12 заданий с кратким ответом в виде целого числа или конечной десятичной дроби, которые направлены на проверку освоения базовых умений и практических навыков применения математических знаний в повседневных ситуациях. Каждое верно выполненное задание оценивается в 1 балл, при этом считается, что уровень сформированности вышеуказанных умений и навыков является достаточным, если студент набрал не менее 10 баллов из 12. Таблица 1 Статистические данные о результатах входной контрольной работы первокурсников за 2019-2022 гг
Результаты сдачи ЕГЭ по математике (профильный уровень) абитуриентов Нижневартовского государственного университета по направлению подготовки 44.03.01 Педагогического образование (Математика) также свидетельствуют о снижении их уровня алгоритмических умений и вычислительных навыков (Таблица 2). Таблица 2 Статистические данные о результатах ЕГЭ по математике (профильный уровень) за 2019-2022 гг. студентов направления подготовки 44.03.01 Педагогическое образование(Математика) НВГУ
При этом динамика результатов ЕГЭ по математике профильного уровня за последние 4 года в целом является стабильной (Таблица 3): средний балл участников и доля высокобалльных работ меняются незначительно [9, с.106]. Также отмечается тенденция снижения высокобалльных работ с одновременным увеличинием доли выпускников, не набравших минимальное необходимое количество баллов. Таблица 3 Статистические данные о результатах ЕГЭ по математике (профильный уровень) за 2019-2022 гг
Обозначенные проблемы оказывают существенное влияние на состояние преподавания математических дисциплин в региональных вузах, специфика работы которых обусловлена, в первую очередь, особенностями контингента обучающихся. Практика преподавания математических дисциплин на 1 курсе показывает, что уровень знаний по математике у такого контингента обучающихся недостаточен для успешного освоения образовательных программ высшего образования по направлению подготовки 44.03.01 Педагогическое образование (Математика). Проанализировав результаты опроса преподавателей кафедры физико-математического образования НВГУ, можно сделать вывод о том, что в настоящее время практически все сотрудники кафедры считают, что использование интерактивных тренажеров для ликвидации пробелов в знаниях обучающихся и доведения их до уровня, необходимого для усвоения вузовской математики, а также для освоения программ математических дисциплин учебного плана, в сложившихся условиях является целесообразным. В целом, анализ педагогических исследований [6; 7; 8; 10] показывает, что лишь интерактивные тренажеры в процессе преподавания дисциплин в вузе используются преподавателями фрагментарно, либо не используются совсем. При этом доступ к имеющимся разработкам для широкой академической аудитории ограничен. Таким образом, существуют потребность в совершенствовании алгоритмических умений студентов и повышении их уровня математической грамотности, и научно-обоснованная необходимость в разработке и использовании интерактивных тренажеров в процессе обучения, что особенно актуально для преподавания математических дисциплин в региональном вузе. На факультете информационных технологий и математики Нижневартовского государственного университета накоплен определенный опыт по разработке и использованию интерактивных тренажеров на различных этапах освоения учебного материала. В рамках данного направления научно-исследовательской работы преподавателями был проведен сравнительный анализ имеющихся сервисов и платформ для разработки интерактивных тренажеров. В качестве инструмента для создания интерактивных упражнений был выбран конструктор http://learningapps.org, обладающий рядом достоинств, к которым можно отнести: бесплатное использование, возможность использования и изменения готовых упражнений из галереи, русскоязычный интерфейс, простота работы и возможность отслеживания статистики выполнения заданий. С помощью данного конструктора можно не только создавать различные типы упражнений («найти пару», «классификация», «хронологическая линейка», «простой порядок», «заполнить пропуски», «кроссворд», «таблица соответствий» и другие), но и при помощи специальных визуальных эффектов делать процесс формирования знаний, умений и навыков по дисциплине более привлекательным и способствующим осуществлению своевременной корректирующей деятельности. Инструкции и обучающие видеоролики по разработке интерактивных тренажеров на сервисе LearningАpps.org представлены в авторском пособии [11]. Кафедрой физико-математического образования Нижневартовского государственного университета разработаны комплексы интерактивных упражнений по разделам математических дисциплин, традиционно изучаемым на первом курсе бакалавриата направлений подготовки факультета информационных технологий и математики: 44.03.01 Педагогическое образование (Математика), 09.03.01 Информатика и вычислительная техника, 09.03.02 Информационные системы и технологии, 01.03.02 Прикладная математика и информатика. Приведём примеры интерактивных тренажёров, разработанных на кафедре. Пример 1. Упражнение «Найди пару» по теме «Коллинеарные вектора» (дисциплина «Геометрия»). Пользуясь рисунком, обучающимся предлагается найти все пары коллинеарных векторов (рис.1). При нажатии на «вопросительный знак» в левом верхнем углу тренажера дублируется формулировка задания для обучающегося (рис. 1). Если обучающийся правильно установил соответствие, то, при нажатии на кнопку проверки в правой нижней части экрана, пара выделяется зеленой рамкой.
Рис. 1. Интерфейс задания «Найди пару» по теме «Коллинеарные вектора» Пример 2. «Викторина с выбором ответа» по теме «Определенный интеграл» (дисциплина «Математический анализ»). При выполнении заданий тренажера обучающимся предлагается вычислить определенный интеграл и выбрать соответствующий вариант ответа. На рисунке 2 представлен интерфейс задания типа «Викторина с выбором ответа». В ходе настройки упражнения использованы функции «перемешивать вопросы» и «перемешивать порядок ответов». После выполнения задания обучающийся может увидеть процент правильно выполненных заданий.
Рис. 2. Интерфейс задания «Викторина с выбором ответа», вопрос №1 Пример 3. Упражнение «Классификация» по теме «Вычисление пределов». Студентам предлагается вычислить пределы и распределить их на три группы: «предел равен бесконечности», «предел равен нулю» и «предел равен 2» (рис. 3).
Рис. 3. Задание «Классификация» по теме «Вычисление пределов»: интерфейс по итогам выполнения задания Отличительной особенностью тренажеров, разрабатываемых на сервисе http://learningapps.org, является возможность использования обучающимся неограниченного количества попыток до тех пор, пока задание не будет выполнено верно, что особенно актуально в контексте приведения умений и навыков первокурсников к достаточному уровню как в процессе усвоения нового материала, так и для закрепления и контроля изученного. Всего преподавателями и магистрантами кафедры физико-математического образования НВГУ разработано более 150 интерактивных тренажеров, объединенных в коллекции по дисциплинам. Данные коллекции использовались на аудиторных практических занятиях, при подготовке обучающихся к мероприятиям текущей аттестации в соответствии с технологическими картами дисциплин и контрольными точками циклов балльно-рейтинговой системы, а также непосредственно в ходе проведения контрольных мероприятий и при подготовке к промежуточной аттестации. Опытно-экспериментальное исследование проводилось в рамках контактной работы со студентами первого курса направления подготовки 44.03.01 Педагогическое образование (Математика) Нижневартовского государственного университета в 2019-2021 уч.гг. На констатирующем этапе эксперимента в рамках дисциплины «Вводный курс математики» (1 семестр. 2.з.е.) проведено входное тестирование по определению уровня алгоритмических умений и вычислительных навыков первокурсников (Таблица 1). По результатам тестирования студенты были определены в экспериментальную и контрольные группы (Таблица 4). Таблица 4 Распределение студентов на экспериментальную и контрольную группы в 2019-2021 гг
В рамках формирующего этапа эксперимента в экспериментальной группе в процессе преподавания дисциплин «Алгебра и геометрия», «Математический анализ» систематически использовались интерактивные задания. Задания предлагались обучающимся как в рамках аудиторной работы, так и в качестве домашнего задания при организации самостоятельной работы студентов. Интерактивные задания «Викторина с выбором ответа» успешно использовались в ходе проведения текущего контроля успеваемости студентов. Упражнения «Классификация», «Найди пару», «Заполни пропуски» выполнялись студентами в ходе подготовки к контрольным мероприятиям. На обобщающем этапе исследования проведен сравнительный анализ, полученных данных, обобщены результаты исследования. При сравнении результатов текущих контрольных мероприятий, проводимых в контрольной и экспериментальной группах, учитывался фактор соблюдения сроков их успешного прохождения. Доля успешных студентов по результатам текущей аттестации в экспериментальных группах (88%) значительно превысила аналогичный показатель для контрольных групп (60%). Результаты промежуточной аттестации (качественная успеваемость) также были выше в экспериментальных группах (90% против 60%). Использование интерактивных тренажеров в ходе проведения промежуточной аттестации по математическим дисциплинам позволяет оценить сформированность у обучающихся компонентов ОПК-2: успешное выполнение студентами заданий на сервисе http://learningapps.org свидетельствует о сформированности пользовательского аспекта компетенции, а дополнительное задание по разработке авторского тренажера студентами позволяет оценить умение разрабатывать отдельные компоненты образовательных программ, «в том числе с использованием информационно-коммуникационных технологий» [3]. В связи с увеличением количества часов, отводимых на самостоятельную работу студента в рамках дисциплины, возникает потребность в совершенствовании средств обучения и форм организации работы обучающихся. При этом особая роль отводится именно цифровым образовательных технологиям, которые уместно использовать как в процессе освоения нового учебного материала, так и на этапе отработки умений, в ходе текущей и промежуточной аттестации по дисциплине. При этом на эффективность образовательного процесса, повышение качества предметной подготовки по математике на 1-2 курсах влияет ряд факторов. Рассмотрим их в контексте использования возможностей информационно-коммуникационных технологий при обучении математике студентов младших курсов направления 44.03.01 «Педагогическое образование».
Перечисленные факторы, наряду с необходимостью обеспечения достаточно высокого уровня предметной подготовки будущих учителей математики и овладения ими инструментарием для реализации цифровых технологий в образовании, исключают возможность применения в процессе обучения в вузе только лишь традиционных подходов. Использование интерактивных тренажёров по математике в условиях цифровой трансформации системы образования является обязательным, особенно для будущих педагогов, которые в эпоху глобальной цифровизации должны быть готовы к постоянному повышению уровня своих профессиональных компетенций [21]. Включение в образовательный процесс элементов электронного обучения позволяет оптимизировать работу обучающихся по восполнению пробелов в знаниях, устранению ошибок, допускаемых в ходе решения задач, эффективно использовать приёмы самоконтроля, что подтверждается результатами проведенного экспериментального исследования с использованием интерактивных тренажеров, разработанных на кафедре физико-математического образования Нижневартовского государственного университета.
Рекомендовано к публикации: Literature
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Copyright (C) 2022, Письма
в Эмиссия.Оффлайн (The Emissia.Offline Letters): электронный научный журнал ISSN 1997-8588 (online). ISSN 2412-5520 (print-smart), ISSN 2500-2244 (CD-R) Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-33379 (000863) от 02.10.2008 от Федеральной службы по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций При перепечатке и цитировании просим ссылаться на " Письма в Эмиссия.Оффлайн ". Эл.почта: emissia@mail.ru Internet: http://www.emissia.org/ Тел.: +7-812-9817711, +7-904-3301873 Адрес редакции: 191186, Санкт-Петербург, наб. р. Мойки, 48, РГПУ им. А.И.Герцена, корп.11, к.24а Издатель: Консультационное бюро доктора Ахаяна [ИП Ахаян А.А.], гос. рег. 306784721900012 от 07,08,2006. |