Определение исходного уровня знаний при разработке стратегии преподавания курсов по общей химической технологии

Использование тестовых заданий в сочетании с другими видами проверки является весьма эффективным инструментом, стимулирующим подготовку студентов к каждому занятию и повышающим мотивацию к изучаемому предмету. Разнообразие тестовых заданий позволяет соблюдать индивидуальный подход к обучению каждого студента, а также избегать его быстрой утомляемости и привыкания к заданиям одной формы.

Библиографические ссылки

1. Караушев В.Ф. Проектирование банка программно-дидактических тестовых заданий/ В.Ф. Караушев, Л.В. Терентьева, Т.Н. Тягунова. - М: Издательство ИКАР, 2005. - 63 с.

2. Щербаков В.В. Компьютерные тесты: разработка и апробация: Учебное пособие/ В.В. Щербаков, Ю.И. Капустин. - М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2011. - 164 с.

3. Соколова И.И. Компьютерное тестирование как наукоемкая педагогическая технология/ И.И. Соколова // Известия Российского государственного педагогического университета имени А.И.Герцена. - СПб., 2004. - № 4(9): Психолого-педагогические науки (педагогика, теория и методика обучения). - С. 77-87.

УДК 66.01(075):378.146

Т. А. Тарасенко, М. Г. Давидханова, А. В. Седельникова

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия,

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСХОДНОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ СТРАТЕГИИ ПРЕПОДАВАНИЯ КУРСОВ ПО ОБЩЕЙ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Разработаны тестовые задания для определения исходного уровня знаний студентов (претест) в области стехиометрии, термодинамики и кинетики химических процессов. Результаты входного тестирования были учтены при конструировании курса «Общая химическая технология». Сравнение результатов претеста и контрольного тестирования показало повышение уровня знаний учащихся.

The tests for student's baseline knowledge level determining (pre-test) in a stoichiometry, thermodynamics and kinetics were developed. Pretest results were taken into consideration when the course of chemical engineering has been developed. The difference between pretest results and final control test results was studied. The knowledge level increase was found.

В современном обществе роль информационных технологий (ИТ) чрезвычайно важна: им отводится центральное место в процессе интеллектуализации общества, развития его систем образования, науки и культуры. Воспитательно-образовательный процесс, направленный на установление гуманных взаимоотношений между его участниками, самореализацию и раскрытие возможности личности, в свою очередь, требует разработки инновационных образовательных технологий, предполагающих, широкое использование современных информационных и коммуникативных технологий для позитивного воздействия на развитие личности и ее профессиональное становление.

Особый интерес представляют вопросы, связанные с автоматизацией обучения. Применение персональных компьютеров и компьютерных сетей для обучения, тестирования и обработки результатов контрольного опроса знаний учащихся, использование мультимедиа в лекционных курсах положительно сказываются на качестве образовательного процесса.

При автоматизированном обучении, значительно повышается роль контроля качества обучения. Контроль качества обучения служит точным индикатором потребностей высших учебных заведений, является основным средством регулирования показателей учебного процесса и управления качеством обучения будущих специалистов. На заключительном этапе обучения преобладает контроль умений. Входной же контроль носит, как правило, прогнозирующий характер и используется в основном для реализации дифференцированного подхода к обучению. Поскольку образовательные стандарты ориентированы на единую, типовую технологию проверки, ведущим измерителем достижения студентами требований стандартов становятся тесты.

Оценка исходного уровня базовых знаний в первые же дни занятий с помощью входного тестирования (претест) выявляет качество знаний, навыков и умений студентов, степени усвоения ими предыдущего материала. Результаты тестирования представляют объективную информацию о способностях обучаемых к последующему освоению предмета. С психологической точки зрения проведение претеста полезно для самого студента. Оно помогает студенту понять, насколько он подготовлен к обучению по данной дисциплине. Это способствует рефлексии, развитию навыков самоконтроля, составлению программы действий, выбору направления поиска нового учебного материала в соответствии с поставленными целями. В процессе выбора правильного ответа обучаемый сравнивает различные характеристики и свойства изучаемых объектов и их классифицирует. Этот процесс активизирует его мыслительную деятельность. Тесты не только способствуют закреплению и обобщению знаний, но могут служить также средством приобретения новых знаний.

Для преподавателя проведенные исследования дают возможность:

1) выбрать наиболее эффективные методы обучения;

2) внести коррективы в учебный план, определяя, каким разделам учебной программы следует уделить больше внимания на занятиях с конкретной группой;

3) наметить пути устранения выявленных проблем.

Химическая технология интегрирует знания о химических превращениях, физико-химических свойствах и явлениях, физических явлениях переноса, сведения из математики, механики, экономики и других наук и вырабатывает знания о взаимодействии отдельных явлений [1]. Учебный курс «Общая химическая технология» входит в базовую часть дисциплин профессионального цикла учебных планов всех специальностей РХТУ им. Д.И. Менделеева. Стандартная программа курса предназначена для подготовки специалистов и бакалавров очного отделения по направлениям. Подготовка в области естественнонаучных и общеинженерных дисциплин таких специальностей, как химики-педагоги, безопасность жизнедеятельности, логистика и некоторых других, отличается от подготовки студентов по направлению химическая технология и биотехнология. Для таких специальностей излага-

ется адаптированный курс «Химическая технология». Студентам-вечерникам курс излагается в двух частях: «Химические процессы и реакторы» и «Общая химическая технология». Для студентов нетехнологических специальностей - «Менеджмент организации», «Маркетинг» и «Стандартизация и сертификация» в учебный план подготовки включена дисциплина «Основы технологии производственных процессов», рассчитанная на два семестра и включающая изучение основных процессов и аппаратов химических производств и собственно химического производства. Курсы различаются: объектом изучения, учебными планами, специализацией преподавателей, контингентом учащихся. На кафедре Общей химической технологии создан репозитарий учебных объектов, включающий в себя электронные презентации лекционных и практических занятий, который постоянно обновляется и дополняется новыми презентациями. В разделе «Химические производства» в настоящее время уже содержится свыше 50 презентаций по различным химическим производствам, в которых представлены: характеристика и назначение основного и вспомогательных продуктов, сырье, химическая, функциональная, структурная и технологическая схемы, а так же описание и фотографии действующих промышленных предприятий. Некоторые выполнены с элементами мультипликации.

Благодаря обилию направлений и специальностей уровень исходных знаний студентов в области естественнонаучных дисциплин (химии, физической химии, физики, математики и др.) сильно различается. В то же время, знание основ химии, физической химии, математики является необходимым условием и базисом для дальнейшего успешного усвоения основных разделов учебного курса «Общая химическая технология». Несмотря на то, что на изложение темы «Физико-химические основы химических процессов» в плане дисциплины отводятся определенные часы, подразумевается наличие исходных знаний у учащихся. Успех диалога между преподавателем и студентом возможен только тогда, когда имеется пересечение областей знаний обучающего и обучаемого. Если такого пересечения нет, - необходим специальный этап компьютерного или традиционного "доучивания" до необходимого стартового уровня. Таким образом, становится ясным, что необходим дифференцированный подход к изложению материала, например, темы «Физико-химические основы химических процессов» не только учащимся разных специализаций, но и каждой отдельной группе. Каким же образом вовремя выбрать правильную психолого-педагогическую стратегию преподавания, определить охват и глубину изложения и проработки на лекциях и семинарах упомянутой темы? Решением этой проблемы и является определение исходного уровня знаний студентов с помощью педагогического тестирования. По форме даваемых ответов задания могут быть нескольких типов: открытые тестовые задания, закрытые тестовые задания, задания на соответствие, на установление правильной последовательности [2]. Открытое тестовое задание представляет собой незаконченное суждение, в котором отсутствует один или несколько элементов. Примером такого типа задания является задача с численным ответом. В задании закрытой формы предлагаются несколько вариантов ответа, из которых он должен выбрать один или

несколько правильных. В заданиях на соответствие предлагается установить соответствие между элементами двух представленных списков. Четвертая форма тестовых заданий требует установления правильной последовательности расположения элементов [2].

Существует ряд требований к составлению тестовых заданий [2]: формулировка задания в форме суждения, а не вопроса; краткость задания (не более 10 слов или словосочетаний); время выполнения задания не более 2 минут; задания не должны содержать ошибочных данных; каждое тестовое задание предполагает однозначно правильный ответ; четкая структура используемых знаков и символов; различная степень трудности заданий; результаты тестирования должны показывать уровень знаний только по данному предмету; вероятность "угадывания" правильных ответов должна быть снижена.

С целью определения исходного уровня знаний студентов на базе имеющегося на кафедре ОХТ репозитария тестовых заданий [3] был разработан тест, включающий в себя 25 тестовых заданий. Тест содержит задания на знание основных определений, расчетных выражений, графических зависимостей стехиометрии, термодинамики и кинетики химических процессов. Тест содержит задания открытого типа (несложные расчетные задачи в одно или два действия) - 8%, задания закрытого типа с одним правильным ответом - 64% и несколькими вариантами правильных ответов - 20%, задания на соответствие - 8%. Задания теста составлены таким образом, чтобы соответствовать требованиям международного стандарта. Время проведения теста ограничено 45 минутами, из расчета 1,5 - 2 мин на задание. Вероятность "угадывания" снижена в заданиях закрытого типа с несколькими вариантами правильных ответов. Входное тестирование проводилось в двух группах студентов 4-го курса вечернего факультета и в группе студентов дневного отделения технологической специальности.

Результаты претеста. Около половины студентов-вечерников ответило правильно лишь на 24-40% заданий, вторая половина ответила на 40-50% заданий. В группе дневного отделения показатели лучше: на 40-52% ответили 64 % студентов, до 70% правильных ответов дали 36% студентов (рис.1).

Эти результаты вполне закономерны, поскольку студенты дневного отделения имеют большую нагрузку по всем дисциплинам, больше время для подготовки. Задания на соответствие являлись заданиями на выбор правильной графической зависимости, этот тип задания и задания открытого типа оказались самым трудновыполнимым для вечерников, результаты в группе дневного отделения несколько лучше. Если рассматривать разделы теории, которые охватывало тестирование, то самыми трудными как для вечерников, так и студентов дневного отделения оказались задания по разделам термодинамика и кинетика химического превращения. Так же была предложена анкета, в которой студентам предлагалось определиться с тем, что вызвало у них наибольшее затруднение. Расчетные задания самыми трудными посчитали 36% студентов, остальные выбрали графические зависимости, что согласуется с результатами претеста. Результаты входного тестирования выявили низкую готовность студентов-вечерников к обучению и показали необходимость более подробного рассмотрения модуля курса «Фи-

зико-химические основы химических процессов», обеспечивающего базу для дальнейшего успешного обучения по курсам «Химические процессы и реакторы» и «Общая химическая технология».

£

и Й

я

(г1

вечернее отделение  дневное отделение 70 - 64

60 50 40 30 20 10

45 46

К

36

0

0 0

0-24 25-40 41-52 53-70 71-100 % правильных ответов

0

0

Рис. 1. Результаты входного тестирования

Разработка занятия с использованием средств мультимедиа. С целью поднятия теоретического и практического уровня знаний студентов до необходимого уровня было проведено занятие, сочетающее в себе как традиционные формы обучения, так и средства мультимедиа (электронные презентации). Теоретический материал подкреплялся решением задач. На слайдах презентации размещались основные закономерности, важнейшие формулы и зависимости по темам стехиометрические, термодинамические и кинетические закономерности химических процессов. Студенты при этом получили на руки распечатанные слайды презентации в виде рабочей тетради, где они имели возможности делать пометки и записи. Так же студенты имели возможность получить презентацию в электронном виде.

Одним из основных положительных качеств электронных презентаций является их наглядность. Принцип наглядности является одним из основополагающих принципов в дидактике. Наглядность усиливает эмоциональное воздействие материала на слушателя, способствует лучшему восприятию и усвоению знаний. Не случайно 90% информации об окружающем мире человек получает с помощью зрения и только 9% - с помощью слуха. Учебная информация (как текстовая, так и числовая) в электронных презентациях представлена на слайдах. Экспериментальные исследования ряда авторов показали, что узнавание слайдов отличается чрезвычайно высокой точностью по сравнению с вербальным узнаванием. Успешность опознавания слайдов через сутки была близка к 90%, что резко расходится с известными данными об объёме речевой памяти. С помощью компьютерных презентаций также можно удерживать внимание, развивать воображение студенческой аудитории.

Результаты контрольного тестирования и их обсуждение. Контрольный тест включает в себя 13 тестовых заданий. Типы задний: откры-

тый, закрытый с одним или несколькими вариантами правильных ответов, на соответствие. Время выполнения задания ограничивалось 25-30 минутами. Задания включали несколько заданий из претеста, несколько заданий на определение правильной графической зависимости.

Результаты в группе вечерников: 27% правильно выполнили до 70% тестовых заданий, еще 27% студентов ответили правильно на 70-80% заданий, 19% на 80-90% и еще 27% отлично справились с тестом. Полученные результаты однозначно говорят о высоком уровне усвоения материала темы «Физико-химические закономерности химических процессов». Студенты справились как с расчетными заданиями, так и с самыми по их собственному мнению трудными графическими заданиями. Термодинамические закономерности, в частности способы смещения равновесия, вновь оказались самыми сложными для студентов. Проведение контрольного тестирования в группе студентов очного отделения показало более низкий уровень знаний. Студенты дневного отделения выполнили от 50 до 70% заданий (рис. 2).

вечернее отделение  дневное отделение

100

100 - /

80 /

60 - /

40 - / 27 27 ___________19_____________ 27

20 0 0 1 0

0 1

52-70 71-80 81-90 91-100 % правильных ответов

Рис. 2. Результаты контрольного тестирования

Анализируя и сравнивания результаты обучения групп, в которых проводился претест, и на основании его корректировался учебный курс, с результатами группы, в которой данного мероприятия не проводилось, нужно отметить очевидное улучшение результатов обучения у первой группы. Уровень знаний студентов-вечерников значительно вырос, чего не скажешь о студентах дневного отделения, их показатели практически не изменились (рис. 3).

претест  контрольный тест

% правильных ответов Рис. 3. Сравнение результатов претеста и контрольного тестирования

Библиографические ссылки

1. Бесков В. С. Общая химическая технология: Учебник для вузов. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. - 452 с.

2. Щербаков В. В., Капустин Ю. И. Компьютерные тесты: разработка и апробация: учеб. пособие. - М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2011. - 164 с.

3. Бесков В.С., Ванчурин В.И., Вяткин Ю.Л., Павлова Н.З., Сажин В.С., Федосеев А.П. Общая химическая технология. Тестовые задания. - М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2006. - 75 с.