Педагогический эксперимент для проверки эффективности методической системы использования инновационных технологий в процессе обучения физике в технических учебных заведениях

ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

ФИЛОСОФИЯ. СОЦИОЛОГИЯ. ПСИХОЛОГИЯ. ПЕДАГОГИКА

43

Педагогика

УДК 372.853 Ю.П. Бендес

ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ В ТЕХНИЧЕСКИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЯХ

Анализируется опыт организации учебной деятельности по физике студентов технических университетов. Приведены результаты педагогического эксперимента для проверки эффективности методической системы использования инновационных технологий в процессе обучения физике в технических учебных заведениях.

Ключевые слова: организация учебной деятельности, технический университет, педагогический эксперимент.

Актуальной проблемой социально-экономического и научно-технического развития общества является повышение эффективности информационных и коммуникационных процессов, которое требует соответствия образовательного и культурного уровня человека современным достижениям науки и техники. Быстрое развитие техники для передачи голоса, видео, интеграции средств связи с компьютерными сетями, интернет-услуг связи и систем передачи данных требует от будущих специалистов отрасли готовности к профессиональной мобильности и жесткой конкуренции. Важной задачей в данной ситуации является разработка эффективной методической системы использования инновационных технологий в обучении физике студентами технических учебных заведений по направлению подготовки «Телекоммуникации».

Поскольку традиционная форма организации учебного процесса не позволяет в полной мере эффективно готовить специалиста телекоммуникационной отрасли, то необходимо внедрение в обучение физике эффективных инновационных технологий [1].

При выяснении состояния использования различных образовательных технологий в процессе обучения физике на телекоммуникационных факультетах высших учебных заведений выявлено, что некоторые инновационные технологии (метод проектов, проблемного обучения, информационно-телекоммуникационные технологии) используются эпизодически.

Компьютерные технологии обучения имеют большой потенциал и вызывают значительный интерес у преподавателей и студентов (34% опрошенных). Проведенное анкетирование позволило оценить частоту использования различных аспектов информационных технологий при изучении физики и потребностей их применения (рис. 1).

Результаты анкетирования позволили выяснить недостаточность использования потенциала информационно-телекоммуникационных технологий (управление учебным процессом, организация самостоятельной работы, средство коммуникации, проекты, управление физическими процессами, компьютерные измерительные комплексы) в учебном процессе по физике. Следует также отметить только частичное соответствие действующих образовательных сайтов и существующих компьютерных моделирующих программ учебной программе по физике для студентов направления подготовки «Телекоммуникации».

Анализ нормативной документации и организации учебного процесса, осмысление результатов анкетирования позволили подтвердить теоретически обоснованную необходимость использования инновационных технологий при изучении физики будущими специалистами телекоммуникационной отрасли. Проведенный анализ «структуры» специалиста телекоммуникационной отрасли позволил выделить ее основные параметры:

- мотивационный (высокая активность и самостоятельность в учебной деятельности, ориентация на творчество, интерес к инженерной профессии, необходимость в самореализации, лидерстве, творчестве);

- когнитивный (глубокие знания по естественнонаучным дисциплинам, профессиональная и практическая подготовка по теории и практике деятельности, интеллектуальная активность, владение операциями мыслительной деятельности, творческое мышление, критичность, гибкость, оригинальность, дивергентность, ассоциативность);

2012. Вып. 1

ФИЛОСОФИЯ. СОЦИОЛОГИЯ. ПСИХОЛОГИЯ. ПЕДАГОГИКА

- операционный (высокая активность в овладении профессионально важными знаниями и умениями);

- рефлексивный (умение осуществить самоанализ и самооценку в различных ситуациях, коррекцию поведения, адекватно соотносить требования инженерной профессии со своими индивидуальными возможностями, способность ставить перед собой цель и достигать ее).

А*

>

#

^ / У ✓ Ж

* / Г

о/

0/ Ав

Ж

Ж л

Ж ч

|Реальное состояние,% Желаемое состояние, %

Рис. 1. Использование ИТ-технологий в различных сферах образовательного процесса

Для изучения оценки студентами собственной учебной деятельности как в общем, так и по отдельным подсистемам: мотивационной, операционной, информационной и регуляторной - была использована «Методика оценки эффективности учебной деятельности студентов» (по И.С. Тодоровой) [2]. Методологическую и теоретическую основу этой методики составляют положения личностно ориентированного и деятельностного подходов, представления о факторах эффективного обучения студентов. Наибольшее положительное влияние оказывает ориентация студента на процесс и результат (мотивация достижения), а менее продуктивное - ориентация на оценку преподавателя, внешнее принуждение, избежание наказания, на социально зависимое поведение. Операционная подсистема показывает сформированность: ориентационной основы учебной деятельности, компетентностей для ее осуществления и уровень познавательной активности. Состояние сформированности структуры будущего специалиста телекоммуникационной отрасли по информационной подсистеме определяют: количественные и качественные характеристики информационного обеспечения учебной деятельности, объем информации, который остается в долговременной памяти студента, использование полученной информации в практической деятельности, наличие межпредметных связей, знание специфики профессиональной деятельности (знание особенностей профессии, сущности и структуры деятельности, знание содержания профессиональных функций). Регуляторная подсистема характеризует функциональное состояние студента, характер внешнего воздействия и рефлексию.

ФИЛОСОФИЯ. СОЦИОЛОГИЯ. ПСИХОЛОГИЯ. ПЕДАГОГИКА

Результаты исследования эффективности учебной деятельности по отдельным подсистемам (мотивационной, операционной, информационной, регуляторной) по «Методике оценки эффективности учебной деятельности студентов» в контрольной и экспериментальной группах до проведения формирующего эксперимента представлены на диаграмме (рис. 2).

| Мотив анионная подсистема

Операционная подсистема

1Хиформашонная подсистема

" Регуляторная подсистема

Экспериментальная группа

Рис. 2. Результаты исследования эффективности учебной деятельности по «Методике оценки эффективности учебной деятельности студентов» по подсистемам

Результаты исследования эффективности учебной деятельности по четырем подсистемам в начале семестра показали недостаточный ее уровень, особенно операционной и мотивационной составляющих. По всем четырем подсистемам количество опрошенных, которые имеют начальный и низкий уровень, превышает количество со средним и высоким.

Система преподавания физики будущим специалистам телекоммуникаций и формирование всех параметров компетентности (мотивационного, когнитивного, операционного, рефлексивного) предусматривают создание четко определенных педагогических условий (познавательная мотивация, мотивация овладения будущей профессией, применение деятельностного подхода, привлечение в различные виды деятельности, применение контрпримеров, создание информационно-методического обеспечения и аппаратно-программных средств). В начале изучения дисциплины формулируются цели и задачи, четко регламентируется вся учебная деятельность студентов, производится ознакомление с модульным планом и планом изучения каждого модуля, обязательными и вариативными формами контроля, критериями оценивания. С помощью структурно-логической схемы изучения физики представляются место модуля в структуре дисциплины и будущей профессиональной деятельности, межпредметные связи с другими предметами естественнонаучного и профессионального блоков.

В ходе исследования автором было разработано учебно-методическое обеспечение изучения физики, состоящее из образовательного сайта и учебно-методического комплекса «еФизика» [3]. Комплекс содержит учебно-методический контент, материалы для организации учебной деятельности и самостоятельной работы, компьютерные модели, набор цифровых аппаратных устройств и программных средств для измерения физических параметров и управления физическими процессами, средства тестового компьютерного контроля (рис. 3).

Учебно-методический контент находится в виде Ыт1-страниц и содержит учебники, курс лекций, лабораторный практикум, практические разработки методик использования контрпримеров, проектов, моделирующих программ и программ для проведения экспериментов компьютерным измерительным комплексом. Комплекс «еФизика» основывается на использовании информационно-телекоммуникационных технологий и дополняет традиционные учебные материалы при проведении лекций, практических, лабораторных занятий и самостоятельной работы. Он создан на принципах: профессиональной целесообразности, модульности построения, возможности совершенствования и развития, доступности и типизации аппаратных и программных решений, визуализации мультиме-

2012. Вып. 1 ФИЛОСОФИЯ. СОЦИОЛОГИЯ. ПСИХОЛОГИЯ. ПЕДАГОГИКА

дийного контента, который объединен в единую систему. Базовыми компонентами комплекса являются блок организационной информации (рабочая программа, модульный план, структурно-логическая схема, критерии оценивания), блок теоретического материала (интерактивные учебники и курс лекций), система тестирования (редактор и модуль тестирования), лабораторный практикум (моделирование и измерение компьютерным комплексом). Такая структура дает возможность индивидуализировать работу со студентами, гибко конструировать ход учебного процесса, а наличие инвариантной и вариативной части учебного контента позволяет глубже рассмотреть отдельные вопросы курса.

д> ¡я„..».|.й„»о,.,д,..йпР.т.щ.._I = |В I а |

1. ПРЕДМЕТ ФЯТШТ НАУКОЙ ТА ШТОДШШОСИОВИ Ф13ШШ ВНЕСОК ВГТЧИЗНЯНИХ ВЧЕНИХ В РОЗВ1ТГОК ФВ1ШИ

1РШЬ ФШШТВ РОЗЮПКУШИИЖЙ ТАЙПДИВ ТЕХШКИ НА РОЗВИТОК ФПИКИФОИКАI МАТЕМАТИКА. РОЛЬ ФТЗИКИ V ЗМШНЕНШ ОШРОНШТШИЙСП КРАЩШМЗИКА ТА Ф1ЛОСОФТЯ

=1 '

Рис. 3. Интерфейс учебно-методического комплекса «еФизика»

Постоянный доступ к контенту организуется с помощью образовательного сайта www.efizika.org.ua, который содержит учебную, методическую и организационную информацию и дополняет комплекс [4]. Обратная связь с потребителями комплекса обеспечивается как с помощью сайта, так и с помощью страницы в социальной сети Facebook и сервиса микроблогов Twitter.

Сервис статистики Google Analytics поисковой системы Google позволяет просматривать статистику сайта: обзор аудитории (с наложением данных на карту мира и Украины), обзор источников трафика, обзор содержания. Последняя функция позволяет определить популярность размещенного на сайте контента и проанализировать динамику его просмотра. Количество посетителей сайта за 2011/12 учебный год составляет несколько тысяч человек, что характерно и для предыдущих периодов его использования (рис. 4).

http:tfefizika.org u.a - http://efiziha.or-. efizika.org.ua ЗА УМОВЧАНН.,.

Огляд BMiCTy 1 вер. 2011 -30 черв. 2012

£ % шд перегляди еторшок 100,00%

Огляд

• Переглади сторонок

1 ООО

Жовтень 2011 Груда». 2011 Линии 2012 KeiTei-fc 2012 Черве«, 2012

Загальна кгпыасть перегляд!в еторшок на цьому сайтн 10 428

Перегляди еторшок: 10 428

" —. Ужкальж перегляди сторшки: 8 498

Рис. 4. Динамика просмотра сайта www.efizika.org.ua за 2011/12 учебный год

ФИЛОСОФИЯ. СОЦИОЛОГИЯ. ПСИХОЛОГИЯ. ПЕДАГОГИКА

Контрольный этап эксперимента направлен на уточнение и конкретизацию выводов по результатам внедрения разработанной системы использования инновационных технологий при преподавании физики. Проверка эффективности разработанной системы и выявление динамики формирования структуры будущего специалиста телекоммуникационной отрасли осуществлены путем проведения контрольного среза и сравнения его результатов с результатами, которые получены во время проведения поискового этапа. Сравнение этих результатов состоит в их статистической обработке и интерпретации с целью выявления разницы между данными в контрольной и экспериментальной группах и выяснения ее достоверности.

С целью оценки различий между двумя независимыми выборками применен и-критерий Ман-на-Уитни - непараметрический статистический критерий, что дает возможность проверить предположение о разнице центральной тенденции состояния свойства, изучаемого в указанной совокупности. Уровень значимости различий полученных результатов выберем традиционным - а = 0,05.

Путем сравнения и-критерия для контрольной и экспериментальной групп до начала эксперимента с критическим значением критерия было определено, что контрольная и экспериментальная группы принадлежат к одной генеральной совокупности.

Результаты диагностики эффективности учебного процесса по «Методике оценки эффективности учебной деятельности студентов» (И. С. Тодорова) представлены в таблице.

Сравнение результатов исследования состояния учебной деятельности по «Методике оценки эффективности учебной деятельности студентов» (констатирующий

и контрольный этапы эксперимента)

Шкала «Методики оценки эффективности учебной деятельности студентов» Контрольная группа Экспериментальная группа

Начальный Низкий Средний Высокий Начальный Низкий Средний Высокий

конст. контр. конст. контр. конст. контр. конст. контр. конст. контр. конст. контр. конст. контр. конст. контр.

динамика динамика динамика динамика динамика динамика динамика динамика

Мотивационная подсистема 17,3 6,9 34,5 34,5 31,0 34,5 17,3 24,2 20,7 3,4 37,9 13,8 27,6 27,6 13,8 55,1

-10,4 0 +3,5 +6,9 -17,3 -24,1 0 +41,3

Операционная подсистема 27,6 10,3 31,0 34,5 34,5 44,8 6,9 10,3 34,5 3,4 34,5 17,3 27,6 55,2 3,4 24,2

-17,3 +3,5 +10,3 +3,4 -31,1 -17,5 +27,6 +20,8

Информационная подсистема 20,7 10,3 31,0 27,6 31,0 41,4 17,3 20,7 20,7 0 34,5 17,3 31,0 24,2 13,8 58,7

-10,4 -3,4 +10,4 +3,4 -20,7 -17,2 -6,9 +44,9

Регуляторная подсистема 20,7 6,9 27,6 31,0 41,4 44,8 10,3 17,3 24,2 0 31,0 20,7 34,5 48,3 10,3 31,0

-13,8 +3,4 +3,4 +7,0 -24,1 -10,3 +14,2 +20,7

После математически-статистической обработки результатов тестирования до эксперимента получено иемп1 = 392. Это рассчитанное эмпирическое значение находится в зоне не значимости, ибо превышает икр.0,5, поэтому гипотеза о совпадении эффективности учебной деятельности для контрольной и экспериментальной групп принимается на уровне значимости 0,05.

Сравнение результатов после проведения эксперимента показывает прогресс в оценке эффективности учебного процесса, поэтому определяем, существенна ли эта динамика. Эмпирическое значение и-критерия Манна-Уитни иемп = 217 находится в зоне значимости иемп < икр.0,5. Итак, доказано наличие значительного позитивного влияния на эффективность учебного процесса авторской методики изучения физики с использованием инновационных технологий будущими специалистами телекоммуникаций.

Изменения в уровне эффективности учебной деятельности будущих специалистов телекоммуникационной отрасли не являются случайными и носят систематический характер. В результате проведения формирующего этапа в экспериментальной группе количество студентов, которые имеют начальный уровень сформированности компетенций по мотивационным параметром, уменьшилось на 11,5%, а количество студентов с высоким уровнем выросло на 39%. По когнитивным и операци-

2012. Вып. 1 ФИЛОСОФИЯ. СОЦИОЛОГИЯ. ПСИХОЛОГИЯ. ПЕДАГОГИКА

онным параметрам количество студентов с начальным уровнем сформированности уменьшилось до 6,9% и до 5,2% соответственно; увеличилось количество студентов, имеющих средний и высокий уровень. Результаты исследования эффективности учебной деятельности студентов доказали, что количество студентов в экспериментальной группе, которые демонстрируют начальный уровень, уменьшилось до 1,7%; низкий - до 17,3%, а количество студентов со средним уровнем увеличилось до 39,6%, с высоким - до 42,2%. Доказано, что эффективность учебной деятельности, уровень моти-вационного, когнитивного и операционного параметров у студентов экспериментальной группы после формирующего этапа эксперимента значительно выше. Применение инновационных технологий, основанных на системном, личностно ориентированном и деятельностном подходах, способствует повышению эффективности учебного процесса в высшем техническом учебном заведении и приобретению более высокого уровня компетенций будущего специалиста телекоммуникаций.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Организация учебной деятельности по физике студентов технических университетов с использованием информационно-коммуникационных технологий. URL: http://www.covenok.ru/koncept/2012/12184.htm. Гос. рег. Эл № ФС 77- 49965. ISSN 2304-120X.

2. Моргун В.Ф., Тггов 1.Г. Основи психолопчно1 дiагностики. Навчальний поабник. Кшв: Видавничий дiм «Слово», 2009.464 с.

3. Використання шформацшних технологш у процеа навчання фiзики в техшчних навчальних закладах: моно-графiя. Полтава: Видавець: Шевченко Р.В., 2011. 360 с.

4. Комплекс "eФiзика" [Електронний ресурс] / Ю.П. Бендес. URL :http://efizika.org.ua/complex

Поступила в редакцию 20.01.13

Yu.P. Bendes

Pedagogical experiments to test the effectiveness of methodical system using innovative technologies in the process of studying physics in technical institutions

The paper analyzes the experience of organizing physics teaching activities for students in technical universities. The results of the experiments to test the effectiveness of the system of methodical use of innovative technologies in teaching physics at technical schools are presented.

Keywords: organization of teaching activities, technical university.

Бендес Юрий Петрович,

кандидат физико-математических наук, доцент

Национальный педагогический университет им. М.П. Драгоманова 01030, Украина, г. Киев, ул. Пирогова, 9 E-mail: bendes@ukr.net

Bendes Yu.P.,

candidate of physics and mathematics associate professor

National Teacher-training University 01030, Ukraine, Kiev, Pirogova st., 9 E-mail: bendes@ukr.net