Особенности электронного обучения математике студентов инженерного вуза

Т.В. ЗЫКОВА, О.А. КАРНАУХОВА, Т.В. СИДОРОВА, В.А. ШЕРШНЕВА. ОБ ОСОБЕННОСТЯХ ЭЛЕКТРОННОГО ОБУЧЕНИЯ МАТЕМАТИКЕ

СТУДЕНТОВ ИНЖЕНЕРНОГО ВУЗА

ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОННОГО ОБУЧЕНИЯ МАТЕМАТИКЕ СТУДЕНТОВ ИНЖЕНЕРНОГО ВУЗА

THE FEATURES OF E-LEARNING MATHEMATICS BY STUDENTS OF ENGINEERING HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS

Т.В. Зыкова, O.A. Карнаухова, T.V. Zykova, O.Â. Karnaukhova,

Т.В. Сидорова, В.А. Шершнева T.V. Sidorova, V.A. Shershneva

Е-1еагп1пд, формирование математической компетентности, электронное обучение, смешанное обучение. В статье рассмотрены особенности использования электронных курсов в обучении математике. Показано, что обучение математике с применением электронных обучающих курсов наиболее результативно. При этом необходимы психолого-педагогическое обеспечение мотивации изучения студентами математики, а также дальнейшее проектирование и разработка методики использования электронных курсов в условиях смешанного обучения математике студентов инженерных направлений подготовки.

E-learning, formation of mathematical competence, e-learning, blended learning. The article considers the features of using e-learning courses in teaching mathematics. It is shown that learning mathematics with the application of e-learning courses is the most effective. In addition, psychological and pedagogical ensuring of motivation for students to study mathematics as well as the further design and development of techniques for using e-learning courses in the context of blended learning mathematics by students of engineering faculties are necessary.

В статье рассмотрены особенности использования электронных курсов в обучении математике. Показано, что обучение математике с применением электронных обучающих курсов наиболее результативно. При этом необходимы психолого-педагогическое обеспечение мотивации изучения студентами математики, а также дальнейшее проектирование и разработка методики использования электронных курсов в условиях смешанного обучения математике студентов инженерных направлений подготовки.

Федеральный закон «Об образовании в Российской Федерации», принятый в 2012 г., позволяет и предписывает вузам использовать программы электронного обучения (е-1еаггнп§), дистанционные образовательные технологии. Федеральные государственные стандарты третьего поколения ФГОС ВПО и более новые стандарты ФГОС 3+ также предполагают широкое использование в процессе обучения информационно-коммуникационных технологий, в том числе

электронного обучения, что становится возможным при наличии соответствующего аппаратного (компьютеры, проекторы, интерактивные доски и т. д.) и программного обеспечения, называемого электронными образовательными ресурсами; более того, в вузах имеются и некоторые новые элементы, например компьютерные симуляции, интерактивные стенды.

Электронное обучение (е-1еаггпг^) - это технология обучения, основанная на использовании средств вычислительной техники и систем передачи данных для представления и доставки знаний, поддержки взаимодействия обучаемого и обучающего, а также контроля знаний. Электронное обучение представляет разные способы и формы обучения на основе информационных и коммуникационных технологий.

Следует различать электронное и дистанционное обучение. Дистанционное обучение -более широкое понятие, включающее в себя различные формы и виды. Основное его отличие - обучение «на дистанции». Однако имен-

<

m

Щ

I %

С и

о

ь

X

к

W m H

о

Рч < ^

о ^

о о ^ h о Q

£

W H

S о

Рч

w

о §

X

а «

«

и w

V

S

ь

l-ч

<с

ri w с

«

S Д

H

и

W PQ

но этот показатель при электронном обучении не слишком важен. Можно учиться электронным способом и в аудитории, под руководством преподавателя. Таким образом, дистанционное обучение - это самостоятельная форма, а информационно-коммуникационные технологии в дистанционном обучении являются ведущим средством.

В настоящее время перспективным является интерактивное взаимодействие с учащимся посредством информационных коммуникационных сетей, поэтому понятия дистанционного и электронного обучения сближаются на базе применения ИКТ.

Исследователи заговорили об электронном обучении еще в 1990-х гг. в связи с развитием ИКТ, что и обусловило интенсивное развитие электронного обучения.

Первый этап развития е-1еагпт§ характеризуется :

- активным использованием презентаций;

- применением программ тестирования;

- разработкой электронных учебников.

Второй этап развития е-1еагпт§ связывают

с корпоративным обучением. Используя финансовые возможности бизнес-сферы:

- создают более сложные в разработке и качественные электронные дидактические учебные материалы (компьютерные тренажеры, установки с удаленным доступом и др.);

- создают электронные средства обучения, организации и сопровождения учебного процесса;

- отрабатывают различные модели управления электронным обучением;

- разрабатывают подходы к оценке качества и эффективности электронного обучения.

Третий этап развития е-1еагпт§ связан с созданием программных систем, обеспечивающих комплексное решение задач электронного обучения:

- систем управления контентом;

- доставки учебных материалов;

- тестирования интерактивной поддержки обучающей среды;

- управления знаниями;

- управления обучением (Learning Management Systems - LMS).

Следующий этап развития e-learn¡ng можно отнести на начало XXI в., когда электронное обучение стало активно внедряться в традиционное обучение в самых различных организационных формах:

- как поддержка традиционного очного и заочного обучения;

- как новый уровень развития дистанционного обучения по программам дополнительного профессионального образования, повышения квалификации преподавателей вузов, довузовской подготовки, первого и второго высшего образования, магистратуры и т. д.

В последние годы электронное обучение в вузах России получило широкое распространение, но процесс его внедрения в образовательную деятельность университетов сталкивается с рядом проблем, среди которых следует выделить:

- электронные материалы (контент), электронные образовательные ресурсы для многих учебных курсов не разработаны;

- готовность преподавателей к использованию электронных обучающих курсов (часть преподавателей не готовы к работе с применением дистанционных технологий, не понимают неизбежность информатизации образования в условиях стремительного постоянного развития информационного общества);

- противоречие между психологической готовностью студентов и преподавателей к работе в области e-learn¡ng; однако здесь стоит отметить готовность современных студентов применять ИКТ не только в повседневной жизни, но и в совершенствовании собственных знаний;

- сопровождение учебного процесса с использованием e-learn¡ng (в вузах мало специалистов, обеспечивающих квалифицированную поддержку преподавателям и студентам в процессе обучения);

- отсутствие методического обеспечения по дисциплинам, направленного на применение e-learn¡ng;

- отсутствие необходимой нормативной базы в области e-learn¡ng;

T.B. ЗЫКОВА, O.A. КАРНАУХОВА, T.B. СИДОРОВА, В.А. ШЕРШНЕВА. ОБ ОСОБЕННОСТЯХ ЭЛЕКТРОННОГО ОБУЧЕНИЯ МАТЕМАТИКЕ

СТУДЕНТОВ ИНЖЕНЕРНОГО ВУЗА

- нерешенные проблемы по вопросу авторских прав, за которым скрывается нежелание некоторых преподавателей выставлять свои ресурсы в открытый доступ;

- отсутствие поддержки со стороны руководства вузов (до недавнего времени, пока е-1еагпт§ не стало частью государственной образовательной политики).

На сегодняшний день далеко не все преподаватели используют ИКТ в должной мере, поэтому потенциал новых технологий остается пока недостаточно реализованным.

Такое положение актуализирует проблему разработки методики использования электронных образовательных ресурсов в обучении вузовским дисциплинам. В данной статье некоторые аспекты этой проблемы рассматриваются применительно к обучению математике студентов инженерного вуза как на аудиторных занятиях, так и в процессе самостоятельной работы с использованием элементов смешанного обучения.

Формирование математической компетентности у студентов инженерных направлений подготовки является сложной дидактической задачей [Шершнева, 2014; ЫоБкоу, 2007]. Являясь универсальным научным языком, средством моделирования и познания объектов и явлений различной природы, математика остается одной из базовых дисциплин инженерных направлений подготовки. Необходимо интегрировать математические знания студента в его профессиональную компетентность как совокупность предусмотренных стандартами компетенций [Шершнева, 2007].

Формированию профессиональной компетентности способствует электронное обучение [Аветисян, 2009; Минеев, 2012; Петрова, 2013]. Как известно, электронное обучение в обучении математике:

- сокращает время на выдачу и проверку заданий, автоматически показывает студенту результаты решения задачи;

- освобождает аудиторное время, которое может быть использовано для организации других форм учебной деятельности;

- предоставляет возможность использования средств мультимедиа;

- позволяет проводить «компьютерные эксперименты», если реальные эксперименты трудоемки или невозможны;

- обеспечивает быстрый доступ к информации и данным;

- предоставляет возможность обучения в удаленном доступе;

- предоставляет возможности варьировать задания в соответствии с уровнем подготовки студента;

- позволяет организовать систему промежуточного контроля, совместимую с различными экзаменационными системами;

- обеспечивает максимальную объективность и оперативность оценки результатов учебного процесса.

Важно, анализируя результаты обучения математике с использованием электронных курсов, выбрать показатели, которые позволяют объективно оценивать качество математической подготовки студентов, а также качество образовательного процесса.

Анализ результатов обучения математике студентов института космических и информационных технологий Сибирского федерального университета с использованием разработанного электронного курса показал, что в первом семестре студенты испытывают трудности при самостоятельном освоении содержания электронного курса, так как у них нет достаточного опыта самостоятельной работы с электронными курсами, а также недостаточно сформирована мотивация к изучению математики. Такая ситуация приводит к необходимости уточнить дидактические требования, предъявляемые к электронному курсу математики.

Ряд исследователей отмечают, что электронные курсы должны соответствовать следующим требованиям [Аветисян, 2009; Минеев, 2012; Петрова, 2013]:

- научность, доступность, проблемность, наглядность, системность;

- модульность, четкое определение учебных целей, ориентация на самообучение, после-

<С

а

ч

с m

о

ь

к Щ

w m н о

Рч <

о ^ о о

О Й

Ei

W

н S о

Рч

W

0

1

к %

о

W V S

ь

1-4

<с п

W

с

S

X

н и

щ м

дователы-юсть, интерактивность, наличие элементов сопровождения;

- соответствие современным требованиям к образовательному процессу при отборе содержания и представлении учебного материала, в том числе требованию развития личности.

По нашему мнению, перечисленные требования к электронным курсам целесообразно дополнить следующими требованиями [Шершне-ва и др., 2008; Носков, Шершнева, 2010; Зыкова и др., 2012; Зыкова и др., 2013]:

- наличие электронного учебника и других учебно-методических материалов, включая лекции, задания для самостоятельной работы и тесты, а также прикладные, профессионально направленные и междисциплинарные задачи для формирования деятельностного, мотивационно-ценностного и рефлексивно-оценочного компонентов математической компетентности;

- 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 система может автоматически фиксировать, что именно вызывает у студента затруднение, а что усваивается быстро;

- содержать учебную информацию разной степени сложности, глубины, профессиональной направленности;

- позволять студентам выбирать задания из комплекса предложенных дифференцированных заданий для самостоятельной работы, закрепления и контроля усвоенного материала;

- обеспечивать возможность студенту выбирать свою траекторию работы с электронным курсом.

Опыт использования электронных курсов в обучении математике студентов инженерных направлений подготовки Сибирского федерального университета показывает его результативность.

Следуя работе [Петрова, 2013], мы определяем смешанное обучение как сочетание традиционных очных форм с использованием технологий обучения в сети, включая самостоятель-

ное изучение теоретического материала и выполнение индивидуальных домашних заданий и тестов для самопроверки.

Сегодня полностью осуществить технологию смешанного обучения пока не удается (например, чтение лекций остается прерогативой преподавателей, а также проведение практических занятий), но отдельные его элементы успешно внедряются в учебный процесс.

Такая форма обучения позволяет сочетать педагогическое общение, при котором происходят дискуссии, обсуждения, обмен опытом, используются учебные кейсы, с глубокой самостоятельной работой. Преподаватель в процессе педагогического общения более детально рассматривает материал и указывает на наличие ошибок у студентов, возникших в ходе самостоятельного обучения [Шкерина, 2012]. Смешанное обучение позволяет студенту самостоятельно изучить тему в случае, если занятие было пропущено. Важно и то, что студенты одной группы часто имеют разный уровень подготовки, что затрудняет процесс обучения. В этом случае использование электронных курсов позволяет индивидуализировать обучение.

Проведение проектной и групповой работы в сети на основе сервисов ЬМБ МоосПе либо открытых инструментов и сервисов, таких как блоги, интернет-закладки, сервисы размещение фото, видео и др., позволяет реализовать преимущества сетевой организации данного вида учебного взаимодействия: «прозрачность» участия каждого, наглядность результата работ на любом этапе выполнения, возможность сохранить результат и использовать в дальнейшей организации учебного процесса, удобство организации с использованием удаленного доступа.

Использование разработанных комплексов самотестирования на определение результатов обучения математике позволило бы реорганизовать систему промежуточной аттестации по дисциплине. Перевод части рейтинговых баллов на взаимодействие с электронной средой (тесты, автоматические индивидуальные домашние задания) приближает технологию

T.B. ЗЫКОВА, O.A. КАРНАУХОВА, T.B. СИДОРОВА, B.A. ШЕРШНЕВА. ОБ ОСОБЕННОСТЯХ ЭЛЕКТРОННОГО ОБУЧЕНИЯ МАТЕМАТИКЕ

СТУДЕНТОВ ИНЖЕНЕРНОГО ВУЗА

смешанного обучения к практикуемой на Западе технологии массовых онлайн-курсов, например МООС - Massive Open Online Course.

В смешанном обучении студент действует более активно, имеет больше интересных возможностей для обучения. Так, например, в процессе использования электронного образовательного курса математики в условиях смешанного обучения студенты могут организовать несколько подгрупп по 3-4 человека, при этом руководитель подгруппы распределяет задания между студентами и проверяет их решение, анализируя ошибки, затем уже проверку осуществляет преподаватель, который может и не присутствовать в момент выполнения задания. Каждый из членов подгруппы может себя попробовать в роле руководителя. Это, безусловно, способствует развитию компетенций студентов, как обще культурных так и профессиональных.

На наш взгляд, при смешанной форме обучения с использованием электронных курсов можно достичь более высокого уровня мотивации студентов к изучению математики. Преподаватель, читая обзорные лекции «крупным планам», а не строго по темам, имеет широкие возможности для того, чтобы показать студентам значимость математических понятий, формул, теорем как в прикладном аспекте, так и в будущей профессиональной деятельности.

Конечно, внедрение смешанной формы об-

учения в вузах требует достаточно большой организационной работы: необходимо внести изменения в нормативную базу, инвестировать в разработку нужного учебного контента и переподготовку кадров.

Опираясь на опыт работы с электронными курсами математики в условиях применения элементов смешанного обучения при самостоятельной работе студентов, мы провели анализ результатов их учебной деятельности, акцентируя внимание на причинах, по которым студенты успешно сдают или не сдают контрольный тест. Рассматриваются результаты тестирования, проведенного в 2011-2013 гг. Основное внимание было уделено анализу следующих ситуаций.

1. Студенты, которые работали в электронной системе, хорошо сдали итоговый тест по теме.

2. Студенты, которые не работали в системе, плохо сдали итоговый тест.

3. Студенты не работали в системе и хорошо сдали тест.

4. Студенты, которые работали в системе, написали итоговый тест плохо.

Ситуации 1-4 были рассмотрены на примере обучения двум дисциплинам: алгебра и аналитическая геометрия и математический анализ. На каждой диаграмме представлено количество студентов, соответствующих каждой из указанных ситуаций.

45  1

fl  2

1 W^Ä 3

Ш 86 Ш  4

Ш 10

Рис. 1. Результаты обучения алгебре и аналитической геометрии

К

и н К о

Рч

щ

PQ К

о ^

2н

§1 О р

к Ь

Ö & < ^

S w « с

5

X

н

и

щ со

Рис. 2. Результаты о буче ни

Первая и вторая ситуации не вызывают сомнений, так как студенты получают закономерные результаты. Интерес представляет третья ситуация, когда студент работал недостаточно, но выполнил тестовое задание хорошо. В этом случае необходимо отметить, что студенты, обучаясь на первом курсе, проходят период адаптации. Но к концу первого модуля многие из них начинают активно работать и успешно сдают контрольный тест. Часть студентов начинают активно работать в конце семестра, а так как все модули электронных курсов математики в течение всего семестра открыты для студентов, то они могут «наверстать» упущенное.

Рассматривая четвертую ситуацию, когда студенты работают в системе, но пишут тест плохо, можно отметить следующее. В течение семестра студент либо делал задания не самостоятельно, либо довузовская математическая подготовка студента не позволила в полной мере освоить учебную программу.

Использование электронных курсов по математике при самостоятельной работе студентов в условиях применения элементов смешанного обучения показало свою результативность.

В заключение отметим: сегодня полностью осуществить технологию смешанного обучения пока не удается, как отмечалось выше, чтение лекций, а также проведение практиче-

мотемотическому анализу

ских занятий остаются прерогативой преподавателей, уровень подготовки студентов первого курса, а также уровень их социальной зрелости требуют более внимательного отношения со стороны преподавателей к их адаптации в вузе, поэтому пока мы можем говорить только об отдельных элементах смешанного обучения, которые успешно внедряются в учебный процесс. На старших курсах эта одна из перспективных форм обучения, электронное обучение, наиболее результативна в смешанном виде.

При использовании элементов технологии смешанной формы обучения обеспечиваются наиболее благоприятные условия для педагогического общения преподавателя и студента. Электронное обучение само по себе не может обеспечить достаточный уровень мотивации студентов к изучению математики, необходимо соответствующее психолого-педагогическое обеспечение. Сегодня методика использования электронных курсов в обучении математике студентов инженерных направлений подготовки разработана недостаточно и поэтому задача проектирования и разработки такой методики является актуальной.

Список сокращений

1. ИТК - Информационно-коммуникационные технологии.

2. LMS - Learning Management Systems.

T.B. ЗЫКОВА, O.A. КАРНАУХОВА, T.B. СИДОРОВА, В.А. ШЕРШНЕВА. ОБ ОСОБЕННОСТЯХ ЭЛЕКТРОННОГО ОБУЧЕНИЯ МАТЕМАТИКЕ

СТУДЕНТОВ ИНЖЕНЕРНОГО ВУЗА

Библиографический список

1. Аветисян Д.Д. Образовательный контент для дистанционного обучения // Преподаватель. XXI век. 2009. № 1. С. 51-59.

2. Зыкова Т.В. Обучение математике в среде Moodle на примере электронного обучающего курса /Т.В. Зыкова, A.A. Кытманов, Г.М. Цибульский, В.А. Шершнева // Вестник КГПУ им. В.П. Астафьева. 2012. № 1. С. 60-62.

3. Зыкова Т.В. Опыт использования веб-ориентированной среды Moodle в обучении математике студентов инженерного вуза на основе полипарадигмального подхода / Т.В. Зыкова, Т.В. Сидорова, В.А. Шершнева, Г.М. Цибульский // Информатика и образование. 2013. Т. 244. № 5. С. 37-40.

4. Минеев Н.С. Электронный учебник - современное средство обучения студентов // Ярославский педагогический вестник. Психолого-педагогические науки. 2012. Т. 2. № 2. С. 221-224.

5. Носков М.В., Шершнева В.А. Какой математике учить будущих бакалавров? // Высшее образование в России. 2010. № 3. С. 44-48.

6. Петрова В.И. Смешанное обучение в вузе

на основе реализации индивидуальной траектории обучения при формировании компетентности в области применения информационных и коммуникационных технологий // Научный диалог. Психология. Педагогика. 2013. № 9 (21). С. 100-112.

7. Шершнева В.А. Как оценить междисциплинарные компетентности студента // Высшее образование в России. 2007. № 10. С. 48-50.

8. Шершнева В.А., Карнаухова O.A., Сафонов К.В. Математика и информатика в вузе: взгляд из будущего // Высшее образование сегодня. 2008. № 1. С. 10-12.

9 Шершнева В.А. Формирование математической компетентности студентов инженерного вуза // Педагогика. 2014. № 5. С. 62-70.

10. Шкерина Л.В. Диагностика профессиональных компетенций студентов на основе учебных кейсов // Вестник КГПУ им. В.П. Астафьева. 2012. №4. С. 62-67.

11. Noskov M.V., Shershneva V.A. The Mathematics Education of an Engineer: Traditions and Innovations // Russian Education and Society. 2007. V. 49. № 11. P. 70-84.

<C

с m

о

ь

X

Щ

w m H

о

Рч <

о ^ о о

О Й

Ei

w

H

к о

Рч

w

I

0

1

X %

«

о w

V

к

Ь

1-4

<c n w с

s

X

H U

w

PQ