Об использовании среды MOODLE в обучении математике студентов института космических и информационных технологий СФУ

Полный текст

Введение. Преподавание дисциплин в соответствии с требованиями ФГОС ВПО предполагает широкое использование интерактивных форм обучения. Развитие информационно-коммуникационных технологий открывает большие возможности их использования в обучении, например, в виде электронных обучающих курсов, что отвечает требованиями современных стандартов образования. Кроме этого, современные исследования показывают изменения в мировых стандартах инженерного образования [1-3]. Серьезным помощником в учебном процессе становится электронное обучение, реализуемое различными способами на основе информационных и коммуникационных технологий. Одним из главных принципов электронного обучения является использование глобальной сети Интернет, позволяющее оптимизировать процесс обучения. Электронное обучение объединяет преподавателей, специалистов и студентов. Обучаемые могут учиться «в одиночку» в соответствии с учебным планом и выбранным индивидуальным графиком обучения, а также формировать виртуальные клубы по интересам. Одним из методов реализации принципов электронного обучения является использование электронных учебных курсов вместе с традиционными формами обучения. Они позволяют визуализировать учебный материал и развивать познавательную деятельность студентов [4]. Сочетание традиционных форм лекционных и практических занятий с самостоятельной домашней работой в онлайн-режиме с использованием личностно ориентированной веб-программы способствует более глубокому усвоению материала. Работа в электронной обучающей среде позволит студенту формировать и оценивать знания и компетенции как на аудиторных занятиях, так и в рамках самостоятельной работы в любое удобное для него время за счет средств удаленного доступа, а преподавателю - осуществлять мониторинг такой учебнопознавательной деятельности [5; 6]. Обучение с применением электронных курсов. С 2010 г. в Институте космических и информационных технологий Сибирского федерального университета реализуется проект по разработке и использованию электронных обучающих курсов в учебном процессе. Рассмотрим некоторые теоретические и методические аспекты обучения математическим дисциплинам в веб-ориентированной электронной обучающей среде Moodle и проведем анализ на основании накопленного опыта. На основе анализа требований, предъявляемых к электронным обучающим курсам [7], в 2010 г. были созданы первые обучающие курсы в вебориентированной среде Moodle. В числе основных требований, предъявляемых к ним, были выделены следующие [8]: - наличие электронного учебника и других учебно-методических материалов для аудиторных занятий и самостоятельной работы; - возможность доступа не только к основным, но и дополнительным источникам информации, к которым можно обратиться при желании более глубоко изучить материал; - наличие задач, в процессе решения которых возможно автоматически фиксировать, что именно вызывает у студентов затруднение, а что усваивается быстро. Отметим, что использование различных электронных обучающих курсов позволяет визуализировать учебный материал и развивать познавательную деятельность студентов [9; 10]. Однако создание таких курсов затрудняет отсутствие универсальной технологии их разработки, в частности, это касается выбора дидактических материалов. В работе [11] были представлены примеры подходов к представлению дидактического материала (контента [12]) в обучении дисциплине «Математический анализ», базирующихся на основе интеграции математических и информационных дисциплин. Такие подходы в настоящее время реализуются в Институте космических и информационных технологий СФУ при поддержке электронных обучающих курсов. В обучении сочетаются традиционные формы лекционных и практических занятий с самостоятельной домашней работой в онлайн-режиме с использованием личностно ориентированной веб-программы. Контрольные тестирования проводятся в вебориентированной обучающей среде Moodle. Материалы каждого курса представлены модулями, соответствующими изучаемой теме математической дисциплины (рис. 1). Дидактические материалы электронного курса. Рассмотрим некоторые особенности дидактических материалов электронного обучающего курса по дисциплине «Алгебра и геометрия» на примере модуля «Линейная алгебра». Эти материалы включают лекции, представленные в виде электронного учебника [13], содержащего теоретический материал и примеры решения учебно-познавательных задач. Каждая лекция в электронном учебнике дополнена определенным числом интерактивных заданий, предназначенных для самостоятельной работы. Студентам предлагается решить задачи и ввести ответ с помощью панели инструментов с математическими символами (рис. 2), причем сама информационная система учитывает множество различных правильных ответов, которое может быть введено. Например, если в задаче правильный ответ 2, то также системой будут засчитаны как правильные следующие варианты: 0,5, 0,5, 1/2 и т. д. После завершения решения задач система Moodle проверяет ответы и выставляет оценку, показывая, какие задачи решены верно, а какие нет. При этом в задачах, на- Рис. 1. Электронный обучающий курс «Алгебра и геометрия» Рис. 2. Самостоятельная работа к лекции 1 курса «Алгебра и геометрия», ответ вводится с помощью панели инструментов правленных на самостоятельное обучение, можно вернуться и исправить неправильные решения. Таким образом, реализуется аналог онлайн-задачника, в котором можно сегодня решить две задачи, а завтра «открыть книгу» и решить еще пять в соответствии с собственным графиком изучения курса и желаемым темпом изучения. Баллы, набранные студентами за задачи, суммируются, отображаясь в электронном журнале преподавателя, и формируют общую оценку, с которой студент подходит к тестированию, завершающему каждый модуль и определяющему оценку студента за весь модуль. Каждый студент также видит свои набранные балл за отдельные задания, а преподаватель в своем электронном журнале видит оценки всей группы. Статистика результатов обучения. За время внедрения электронных учебных курсов накоплены статистические данные по результатам изучения математических дисциплин студентами Института космических и информационных технологий СФУ. Они представлены в виде оценок за выполненную самостоятельную работу по разделам и модулям дисциплин, а также в виде результатов контрольных тестов по каждому модулю. Проведем их статистический анализ с целью выявления слабых мест в усвоении материалов курсов. Первоначально проанализируем, есть ли зависимость между выполнением самостоятельной работы студентами в веб-ориентированной среде и результатами контрольного тестирования, что может говорить об эффективности применения электронных курсов в обучении студентов математическим дисциплинам. В результате анализа выявлена прямая зависимость между средней оценкой самостоятельной работы студентов и последующей оценкой за контрольный тест по данному модулю (коэффициент корреляции р колеблется от 0,8 до 0,95). Таким образом, выполнение студентами самостоятельных заданий электронного курса способствует получению более высоких результатов при тестировании. В процессе анализа статистических данных появилась возможность также выявить проблемные темы и разделы дисциплин. Приведем примеры сравнения данных контрольных тестирований по некоторым разделам дисциплин «Математический анализ», «Алгебра и геометрия». На представленных ниже гистограммах построены средневзвешенные значения по отдельным темам дисциплин на основании контрольных тестирований студентов. Каждый год в тестировании участвуют около 400 студентов института. На гистограмме (рис. 3) можно увидеть, что в 2011-2012 гг. проблемной была тема «Понятие предела функции и техника его вычисления» [14; 15]. В 2013-2014 гг. этой теме стало уделяться больше внимания, что привело к общему повышению уровня ее усвоения. Возможно, вследствие этого произошло снижение показателей по теме «Частичные и односторонние пределы». В целом, такой анализ позволяет понять проблемы в обучении и своевременно уделить дополнительное внимание таким темам. Проведенный анализ теоретического материала и задач потребовал внесения корректировки в электронный курс и его модернизации. Рис. 3. Результаты контрольного тестирования по модулю «Введение в анализ» дисциплины «Математический анализ» Рис. 4. Результаты контрольного тестирования по модулю «Линейная алгебра» дисциплины «Алгебра и геометрия» Из гистограммы на рис. 4 можно увидеть, что степень усвоения материала модуля «Линейная алгебра» примерно одинакова по годам и по темам модуля. Это значит, что все темы модуля преподаются на должном уровне и внимание к ним преподавателя распределено правильно. Рис. 5. Результаты контрольного тестирования по модулю «Аналитическая геометрия» дисциплины «Алгебра и геометрия» Результаты, отраженные в гистограмме на рис. 5, можно охарактеризовать следующим образом. В 2012 г. виден более низкий уровень усвоения студентами материалов модуля «Аналитическая геометрия». Это могло быть связано с общим снижением работоспособности студентов в конце семестра, так как данный модуль является заключительным в курсе. В целом следует отметить, что модернизация электронных обучающих курсов привела к общему повышению уровня усвоения всех разделов дисциплины. Заключение. Как отмечалось в работе [1], использование электронной обучающей среды в обучении математике по сравнению с традиционной системой обучения даёт ряд преимуществ: - сокращается время на выдачу и проверку заданий, система автоматически показывает студенту правильность процесса его решения задачи; - появляется возможность варьировать задания в соответствии с уровнем подготовки студента, что позволяет ему работать над учебным материалом индивидуально, выбирать темп и глубину проработки; - освобождается аудиторное время, которое может быть использовано для организации других форм учебной деятельности; - достигаются максимальная объективность и оперативность оценки результатов учебного процесса; - появляются дополнительные возможности формирования компетенций студентов как результата продуктивного сочетания в электронном курсе контекстного, междисциплинарного и предметноинформационного подходов в обучении математике. Стоит особо отметить тот факт, что такая система позволяет постоянно отслеживать успеваемость, так как все данные о текущем состоянии обучения накапливаются еженедельно и даже ежечасно, когда студенты выполняют очередные домашние задания или проходят итоговое тестирование по модулю. Такое обучение с применением ИКТ позволяет оперативно анализировать типовые ошибки студентов, видеть динамику уровня сформированности математической компетентности через уровень формирования её индикаторов. Резюмируя вышесказанное, можно сделать вывод о том, что интеграция традиционной и онлай-форм обучения студентов в рамках применения электронных обучающих курсов способствует формированию математической компетентности студентов. Перспективы применения электронных обучающих курсов в обучении не только математическим, но и другим дисциплинам достаточно большие. Что касается математики, авторы видят возможность использования дополнительных мультимедийных средств, разработки различных интерактивных заданий, позволяющих использовать современные возможность онлайн- технологий, повышающих эффективность формирования математической компетентности студентов.

Об авторах

Татьяна Валерьевна Сидорова

Сибирский федеральный университет

Email: stany6@yandex.ru
кандидат физико-математических наук, доцент кафедры прикладной математики и компьютерной безопасности, Институт космических и информационных технологий 660074, г. Красноярск, ул. академика Киренского, 26

Виктория Анатольевна Шершнева

Сибирский федеральный университет

Email: vshershneva@yandex.ru
доктор педагогических наук, профессор кафедры прикладной математики и компьютерной безопасности, Институт космических и информационных технологий 660074, г. Красноярск, ул. академика Киренского, 26

Ирина Федоровна Космидис

Сибирский федеральный университет

Email: alexey_m_popov@newmail.ru
доцент кафедры прикладной математики и компьютерной безопасности, Институт космических и информационных технологий 660074, г. Красноярск, ул. академика Киренского, 26

Татьяна Викторовна Зыкова

Сибирский федеральный университет

Email: zykovatv@mail.ru
кандидат физико-математических наук, доцент кафедры прикладной математики и компьютерной безопасности, Институт космических и информационных технологий 660074, г. Красноярск, ул. академика Киренского, 26

Алексей Александрович Кытманов

Сибирский федеральный университет

Email: aakytm@gmail.ru
доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой прикладной математики и компьютерной безопасности, Институт космических и информационных технологий 660074, г. Красноярск, ул. академика Киренского, 26

Список литературы

Дополнительные файлы