ДИНАМИЧЕСКИЕ АДАПТИВНЫЕ ТЕСТЫ-ТРЕНАЖЕРЫ КАК СРЕДСТВО САМОУПРАВЛЕНИЯ ОСВОЕНИЕМ ТЕМЫ «ОПРЕДЕЛЕННЫЙ ИНТЕГРАЛ» СТУДЕНТАМИ ВУЗОВ
|
Введение 3
ГЛАВА 1. Теоретические основы управления учебно-познавательной деятельностью учащихся
§ 1.1 Формирование умений самоуправления учебно-познавательной
деятельностью учащихся 16
§ 1.2 Применение динамических адаптивных тестов-тренажеров для формирования умения самоуправления освоением новой темы 26
ГЛАВА 2. Методика и результаты применения динамических адаптивных тестов
§ 2.1 Дидактические особенности динамических адаптивных тестов в
обучении математическому анализу в вузе 33
§ 2.2 Принцип работы динамических адаптивных тестов-тренажеров 37
§ 2.3 Статистическая обработка и анализ результатов исследования 53
Заключение 59
Библиографический список 61
Приложения
Приложение 1 69
Приложение 2
ГЛАВА 1. Теоретические основы управления учебно-познавательной деятельностью учащихся
§ 1.1 Формирование умений самоуправления учебно-познавательной
деятельностью учащихся 16
§ 1.2 Применение динамических адаптивных тестов-тренажеров для формирования умения самоуправления освоением новой темы 26
ГЛАВА 2. Методика и результаты применения динамических адаптивных тестов
§ 2.1 Дидактические особенности динамических адаптивных тестов в
обучении математическому анализу в вузе 33
§ 2.2 Принцип работы динамических адаптивных тестов-тренажеров 37
§ 2.3 Статистическая обработка и анализ результатов исследования 53
Заключение 59
Библиографический список 61
Приложения
Приложение 1 69
Приложение 2
Современное общество формируется, развивается, реализовывает свои возможности во время широкого распространения информационных технологий. Сложно представить современного члена общества без участия в его жизни компьютера, смартфона, различных приложений, и других результатов развития информационных технологий. Естественно, что процесс обучения в школе и в вузе тоже должен соответствовать современным тенденциям.
Все более распространеной становится тестовая форма контроля. Развитие компьютерных технологий дает возможность использования тестирования, как современной формы контроля и оценки знаний. Компьютерные средства поддержки должны помочь преподавателю в организации учебной деятельности учащихся в условиях современного образования, помочь осуществить контроль и оценку знаний учащихся, управление учебным процессом и его диагностику.
Очень значимым является аспект формирования умений самоуправления учебной деятельностью учащихся. Важно обеспечить развитие самостоятельности учащихся в учебной деятельности при решении поставленной задачи. При этом приобретаются умения самостоятельно переходить от принятия и понимания-анализа учебной задачи к конструированию идеальных способов и средств ее решения, от постановки учебной задачи к определению адекватных учебных действий, а далее - к самоконтролю и рефлексии реализованного действия. Таким образом обеспечивается накопление и развитие у учащихся метапредметных знаний и умений.
В настоящее время имеются определенные успехи в разработке и внедрении компьютерных технологий тестирования. Они связаны с компьютерной обработкой результатов тестирования и формой подачи тестовых заданий. Все они ориентированы на закрытые тестовые задания, которые в наибольшей степени адаптированы к машинной обработке результатов тестирования. Основным недостатком таких компьютерных программных средств является то, что они используют малую часть возможностей современной компьютерной техники. Таким образом, бумажные технологии тестирования до сих пор конкурируют с компьютерными технологиями. По-прежнему педагоги предпочитают проводить тестирование учеников без использования компьютера, хотя компьютерная обработка результатов тестирования дает весомые преимущества по сравнению с обычной «ручной» обработкой. На сегодняшний день применение открытых компьютерных тестовых заданий, которые в бумажной технологии невозможны, остается практически не реализовано на практике, в частности на занятиях по математическим дисциплинам в вузе.
Особое значение имеют компьютерные технологии применения динамических адаптивных тестов, которые позволяют автоматизировать процесс сбора, хранения и обработки информации, необходимой для контроля знаний и психолого-педагогической диагностики. Это касается контроля над усвоением алгоритмов учебной деятельности, как элементов образующих фундамент знания предмета. Так как алгоритмы образуют формализованные структуры, то они представляют собой объекты учебной деятельности наиболее подходящие для компьютерной организации и контроля. В настоящее время это проблема остается актуальной.
В последнее время дидактика и методика находятся в поиске новых, гибких педагогических технологий, позволяющих оперативно адаптироваться к текущим изменениям, прогнозировать результаты учебно-познавательной деятельности. Компьютерные технологии позволяют по- новому решать эти проблемы, так как время между оценкой ситуаций и принятием управляющего решения существенно уменьшается. В организации, управлении и контроле над учебным процессом может и должен активно участвовать компьютер.
Система контроля знаний является важным компонентом любой технологии обучения и требует значительного обновления и развития в связи с модернизацией образования. Вопросами педагогического контроля знаний учащихся занимались отечественные и зарубежные ученые такие, как В.С. Асанесов, А.И. Кочетов, В.П. Беспалько, В.Г. Максимов, Е.А. Михайлычев, А.С. Маслов, А.В. Хуторской, Н.Ф. Талызина, К. Ингенкамп, Б. Блум, В. Оконь, Е.Б. Федорова, Н.К. Тутышкина, Л.В. Шкериной, В.И. Тесленко и др.
В теории поэтапного формирования умственных действий процесс обучения рассматривается как система определенных видов деятельности, направленных на достижение решения учебных задач. Эта теория рассматривается в работе П.Я. Гальперина, Н.Ф. Талызиной. Развитие теории поэтапного формирования умственных действий позже нашла в работах С.А. Архангельского, В.П. Беспалько, М.С. Дмитриева, П.И. Пидкасистого, А.И. Раева, В.П. Симонова, в которых описаны этапы процесса управления, общие принципы и способы организации учебного процесса.
Основные задачи научной организации учебного процесса раскрыты в работах С.И. Архангельского [С.И. Архангельский, 1980 г.]. Среди них автор выделяет “... установление оптимальных способов управление учебным процессом и познавательной деятельностью...»; «выбор системы наблюдения и контроля за состоянием процесса обучения, основанной на объективных показателях и измерителях» [С.И. Архангельский, 1980 г., с.8-12]. В своей работе С.И. Архангельский определил место управления в процессе обучения, описал механизмы его осуществления и критерии эффективности. В своих работах В.П. Беспалько рассматривает концепцию управления учебным процессом в рамках теории программированного обучения. Важнейшим звеном педагогической технологии он рассматривает управление [В.П. Беспалько, 1968, 1977, 1989 гг.].
Системному подходу к вопросам управления учебно-воспитательным процессом посвящены исследования В.П. Симонова [В.П. Симонов, 1991 г.]. Автором разработаны методические основы управления учебной деятельностью школьников, он выделяет пять показателей степени обученности учащихся. Одним из важнейших звеньев управления является контроль, осуществляемый в учебном процессе. Ему посвящено множество исследований. Теоретические основы контроля результатов обучения на основе деятельностного подхода разработаны Н.Ф. Талызиной [Н.Ф. Талызина, 1974, 1986, 1984, 1999 гг.]. В.С. Аванесов [В.С. Аванесов, 1978, 1988, 1994 гг.] исследует проблемы научной организации контроля знаний, в которых указывает на необходимость объективного контроля процесса обучения. Л.В. Жарова [Л.В. Жарова, 1982 г.] описывает элементы контроля на различных этапах организации самостоятельной работы и соответствующей реализации коррекционной функции контролирующих средств. Разработана система специальных заданий, автором которых является В.А. Басовой [В.А. Басова, 1997 г.], которая позволяет последовательно выявлять уровни усвоения изучаемого математического материала и организовывать их самостоятельную работу.
Как показывает анализ литературы, в отечественной педагогике, различные аспекты управления учебно-познавательной деятельностью учащихся разработаны с общих психолого-педагогических позиций.
Вопросы применения динамических адаптивных тестов, благодаря которым возможно управление учебно-познавательной деятельностью учащихся (УПДУ) в меньшей степени изучены в методиках, в которых используются компьютерные технологии обучения. Применение компьютерных технологий привносит свою специфику, в организацию управления УПДУ, обусловленную особенностями и возможностями компьютерной техники.
Анализ существующих психолого-педагогических концепций управления и обобщение методических исследований учебно-познавательной деятельности учащихся позволяют рассмотреть проблему применения динамических адаптивных тестов при обучении математике в основной образовательной школе.
В связи с этим представляется актуальным исследование влияния на учебно-познавательную деятельность учащихся, в том числе, аспект формирования умений самоуправления, динамических адаптивных тестов. Применение компьютерных технологий при изучении математических дисциплин вносит новые элементы в управление учебной деятельностью. Таким образом, мы выделяем для своего исследования методический аспект проблемы управления учебно-познавательной деятельностью с использованием динамических адаптивных тестов.
Решение обозначенной проблемы связано с выбором средств управления, обеспечивающих:
1) получение оперативной и объективной информации о состоянии процесса усвоения математических дисциплин;
2) качественную и количественную оценку усвоения определенных алгоритмов, действий и деятельности в целом на различных этапах обучения;
3) возможность на основе полученной информации своевременно скорректировать учебный процесс.
На разных этапах развития тестового метода в психологии и педагогике тест рассматривался под разными углами зрения.
Первоначально, при разработке тестов обучения Альфред Бине обозначил динамический подход к способам оценки обучения учащихся (Б1пе1 &Simon, 1905; Наууоос1 & Раоиг, 1992). Однако, в результате создал тесты «интеллекта», основанные на результатах предыдущего обучения, а не на процессе обучения. Высокая корреляция диагностических заключений тестов интеллекта Бине с последующими достижениями учащихся в школе дали основание думать, что они измеряют интеллект.
Л.С. Выготский был первым, кто ввел в практику тестирования динамическую оценку. Работая с учащимися из сред с различными культурами, он отметил, что их тестовые результаты могут быть значительно улучшены с небольшой помощью экзаменатора (Л.С. Выготский, 1986,1934 гг.). Разницу между достижениями, полученными испытуемыми без посторонней помощи и с помощью, оказываемой в процессе деятельности, Л.С. Выгодский назвал «зоной ближайшего развития». Динамическая оценка позволяет экзаменатору получить информацию об обучающем потенциале учащегося, характеризующим развитие испытуемого при постоянной и долгосрочной помощи.
После Л.С. Выготского разработку концепции оценки учебного потенциала продолжил Фейерштейн. Применяя динамические методы оценки Фейерштейн (Беиегз1ет, 1еаппе1, & ШсйеНе, 1953 г.) выявил, что дети, которые имели низкий IQ, значительно повышали уровень своего развития, в результате своевременного вмешательства, в виде оказываемой им помощи в процессе тестирования. На основании результатов своих экспериментов Фейерштейн (Бгеиегз1ет, 2013г.) сделал вывод о том, что наиболее важными компонентами динамического тестирования (Рйоепег, 2008 г.) являются
посредничество и интерактивность. Было осознано, что применение теста не сводится только к проблеме испытания. Тестирование - это метод исследования результатов обучения, состояния индивида в плане знаний, умений и навыков в определенной области знаний. Как метод, тестирование должно удовлетворять ряду определенных критериев и может быть использовано с различными целями.
В связи с этим пониманием возникло направление методологии тестирования. Методологические основы современного тестирования освещены в работах крупнейших западных и отечественных тестологов: Г. Айзенка, М.С., Бернштейна, С.И. Воскерчьяна, С.Г. Геллерштейна, Т.А. Ильиной, Э. Клапареда, К.А. Краснянской, Е.Н. Перевощиковой, Т. Симона, Р. Торндайка, В. Штерна и др.
Одной из важных и актуальных проблем современного тестирования является то обстоятельство, что широко распространенные тесты фиксируют правильность или неправильность выполнения заданий. При этом учитель не может извлечь информацию о деятельности ученика по процессу выполнения задания.
При организации, управлении и контроле процесса обучения преподаватель не использует тестовые методики, отслеживая деятельность ученика. В преподавании математических дисциплин это обстоятельство часто приводит к тому, что процесс тестирования сводится к выполнению письменной контрольной работы в бумажном варианте. Проверяя результаты такого «тестирования» преподаватель очень большое внимание уделяет процессу решения задачи, который виден в промежуточных выкладках, письменном изложении соображений, мыслей учащегося и т.п. Этот анализ пути, и всех промежуточных этапов выполнения задания имеет большое значение для управления учебным процессом. Безусловно, отсутствие тестов, позволяющих хоть в какой-то степени отслеживать деятельность учащегося по выполнению тестового задания, тормозит применение тестового контроля для управления учебным процессом.
Традиционные тесты позволяют диагностировать текущее состояние (статус) испытуемых, то есть определять уровень знаний, умений и навыков в соответствующей предметной области. Основной их недостаток состоит в том, что при выполнении заданий «снимается» информация, представляющая собой только конечный результат деятельности испытуемого. Информация о том, как испытуемый пришел к ответу в традиционных тестах не «снимается». Исключение составляют тесты по математике, в которых требуют предоставлять письменные решения тестовых заданий, а не просто ответы. В этих случаях мы имеем своего рода статическую информацию, уже осуществленной деятельности, хотя информации об испытуемом, для более качественной диагностики его состояния получается гораздо больше.
Отраженные на бумаге, промежуточные результаты могут свидетельствовать, что ход решения был правильным, и только досадная, несущественная ошибка привела испытуемого к неверному ответу. Ясно, что эта ситуация в корне отличается от случая, когда ход решения содержит множество, в том числе и принципиальных ошибок, хотя конечный результат один и тот же.
В традиционных тестах испытуемые могут показать прекрасные результаты, по которым мы можем сделать выводы о том, что они одинаково хорошо усвоили материл. На самом деле степень усвоения учебного материала у них может различной. Традиционные тесты не диагностируют качества, характеризующие эти различия испытуемых.
В работе предлагаются компьютерные тесты, «снимающие» информацию о процессе деятельности испытуемого, при выполнении заданий, которые во всем мире называются динамические адаптивные тесты. В работах П.П. Дьячука они называются динамические компьютерные тесты-тренажеры (ДКТТ).
Динамические адаптивные тесты можно рассматривать как обучающую систему, в которой учащийся, выполняя тестовые задания, изменяется (преобразуется, совершенствуется) в плане совершенствования алгоритмической деятельности. Эти преобразования фиксируются компьютером в режиме реального времени, образуя временной ряд событий (Н.В. Анганзорова, 2016 г.).
Поскольку деятельность человека изначально носит предметный характер, то в заданиях предлагается осуществить преобразования (конструирование) некоторых виртуальных (компьютерных) объектов по определенному алгоритму. Эти преобразования испытуемый осуществляет либо с помощью управляющих клавиш, либо с помощью мышки.
Компьютерная запись операций по преобразованию объекта позволяет нам получить временные ряды событий, отражающие алгоритмическую деятельность испытуемого.
Основу динамического адаптивного теста составляет машинная модель, включающая в себя: а) виртуальные объекты исследуемой предметной области; б) генератор заданий; в) системы, считывания и записи информации о процессе деятельности, в реальном времени; г) механизмы регулирующие коэффициент обратной связи.
Обобщим вышеизложенную информацию и зафиксируем определение динамических адаптивных тестов.
Динамические адаптивные тесты - это интерактивные компьютерные модели алгоритмических задач, позволяющие проводить тестирование динамических характеристик процесса деятельности испытуемого.
В настоящее время созданы определенные предпосылки для повышения эффективности управления процессом обучения, на основе применения динамических адаптивных тестов.
Однако, не изучены возможности динамических адаптивных тестов в качестве средства самоуправления учебно-познавательной деятельностью учащихся. Это касается, как контроля знаний, так и процесса обучения, коррекции результатов усвоения деятельности. Нет описания технологии и методики составления и использования динамических адаптивных тестов по математическим дисциплинам в вузе в качестве средства самоуправления освоением новых знаний учащихся. Не учитывается то обстоятельство, что управление учебной деятельностью может осуществляться в процессе выполнения тестовых заданий. Это следует из того, что процесс тестирования должен рассматриваться, как учебная деятельность, как некий временный ряд событий, которым необходимо управлять. Не выявлена роль компьютерного моделирования процессов управления, контроля и диагностики. Требуется дополнительный анализ психолого-педагогических, дидактических и специальных методических критериев, которым должны удовлетворять динамические адаптивные тесты.
Поэтому становится очевидной актуальность применения динамических адаптивных тестов при обучении математическим дисциплинам в вузе. Для конкретизации ситуации была выбрана тема «Определенный интеграл» в курсе математического анализа.
Проблема исследования определяется противоречием между существующими технологиями тестирования знаний и умений учащихся и необходимостью тестирования самого процесса учебной деятельности студентов, их способности к самоуправлению.
Проблема определила тему исследования: «Динамические адаптивные тесты-тренажеры как средство самоуправления освоением темы «Определенный интеграл» студентами вузов».
Объект исследования - учебно-познавательная деятельность учащихся в процессе обучения математическому анализу в вузе у студентов 1 курса.
Предмет исследования - технология применения динамических адаптивных тестов как средства формирования умения самоуправления освоением нового материала в процессе учебно -познавательной деятельности студентов.
Цель исследования - обосновать целесообразность применения динамических адаптивных тестов по математическому анализу с реализацией обучающей и диагностической функций, и методику их применения в процессе обучения, внедрить данную методику к использованию.
Гипотеза исследования
Если в обучении студентов применять динамические адаптивные тесты, то:
- будут получены более качественные результаты при меньших временных и умственных затратах;
- реализуется дифференцированный подход в обучении;
- повышается эффективность обучения алгоритмической деятельности;
- реализуется возможность адаптивного компьютерного управления учебной деятельностью в процессе выполнения тестовых заданий;
- повышается эффективность и гибкость управления учебно-познавательной деятельности студентов.
Для достижения поставленной цели и подтверждения гипотезы были определены следующие задачи:
1) Выявить теоретические предпосылки формирования и основные направления применения динамических адаптивных тестов в процессе обучения математическому анализу студентов вузов;
2) Охарактеризовать и разработать методику применения динамических адаптивных тестов по математическому анализу для студентов 1 курсов вуза с целью формирования умения самоуправления освоением темы «Определенный интеграл»;
3) Оценить актуальное состояние использования подобных тестов и апробировать методику их применения в обучении математическому анализу студентов вуза;
4) Разработать организационно-педагогические условия, направленные на применение динамических адаптивных тестов и проанализировать изменения успеваемости и усвоения материала у студентов, обучающихся с их применением.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: теоретический анализ психолого-педагогической и научно-методической литературы в аспекте изучаемой проблемы; педагогический эксперимент; анализ педагогического опыта; наблюдение; компьютерное моделирование; экспертная оценка; математике-статистическая обработка результатов эксперимента.
Методологической основой исследования явились: методы компьютерного моделирования систем искусственного интеллекта и теоретические основы теории управления (А.И. Берг, Н. Винер, А.Я. Лернер), психолого-педагогические теории учебной деятельности (В.С. Аванесов, С.И. Архангельский, Ю.К. Бабанский, В.П. Беспалько, П.Я. Гальперин, С.Л. Рубинштейн, Н.Ф. Талызина).
Научная новизна исследования заключается в том, что в нем впервые показана возможность использования динамических адаптивных тестов по математическому анализу в вузе, позволяющая тестировать процесс учебной деятельности студентов при изучении определенных тем математического анализа и формировать умение самоуправления учебной деятельностью.
Теоретическая значимость исследования состоит в том, что рассмотрено управление деятельности учащихся на основе механизма обратной связи; введены динамические параметры, характеризующие обучаемость студентов; на основе компьютерного моделирования обучающих интеллектуальных систем разработана методика применения динамических адаптивных тестов, позволяющих тестировать учебно - познавательную деятельность учащихся.
Практическая значимость работы заключается в том, что динамические адаптивные тесты могут быть использованы:
- при организации самостоятельной работы студентов;
- при обучении студентов определенным темам математического анализа;
при проведении тестирования студентов и определения таких параметров как скорость обучения и степень самостоятельности.
Апробация. В процессе исследования проводился педагогический эксперимент в Сибирском государственном университете науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы 2 статьи в сборниках материалов всероссийских научно -практических конференций.
Описание структуры работы.
Диссертационная работа изложена на 81 странице, включает 15 рисунков. Состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка из 80 наименований и 2 приложений.
Все более распространеной становится тестовая форма контроля. Развитие компьютерных технологий дает возможность использования тестирования, как современной формы контроля и оценки знаний. Компьютерные средства поддержки должны помочь преподавателю в организации учебной деятельности учащихся в условиях современного образования, помочь осуществить контроль и оценку знаний учащихся, управление учебным процессом и его диагностику.
Очень значимым является аспект формирования умений самоуправления учебной деятельностью учащихся. Важно обеспечить развитие самостоятельности учащихся в учебной деятельности при решении поставленной задачи. При этом приобретаются умения самостоятельно переходить от принятия и понимания-анализа учебной задачи к конструированию идеальных способов и средств ее решения, от постановки учебной задачи к определению адекватных учебных действий, а далее - к самоконтролю и рефлексии реализованного действия. Таким образом обеспечивается накопление и развитие у учащихся метапредметных знаний и умений.
В настоящее время имеются определенные успехи в разработке и внедрении компьютерных технологий тестирования. Они связаны с компьютерной обработкой результатов тестирования и формой подачи тестовых заданий. Все они ориентированы на закрытые тестовые задания, которые в наибольшей степени адаптированы к машинной обработке результатов тестирования. Основным недостатком таких компьютерных программных средств является то, что они используют малую часть возможностей современной компьютерной техники. Таким образом, бумажные технологии тестирования до сих пор конкурируют с компьютерными технологиями. По-прежнему педагоги предпочитают проводить тестирование учеников без использования компьютера, хотя компьютерная обработка результатов тестирования дает весомые преимущества по сравнению с обычной «ручной» обработкой. На сегодняшний день применение открытых компьютерных тестовых заданий, которые в бумажной технологии невозможны, остается практически не реализовано на практике, в частности на занятиях по математическим дисциплинам в вузе.
Особое значение имеют компьютерные технологии применения динамических адаптивных тестов, которые позволяют автоматизировать процесс сбора, хранения и обработки информации, необходимой для контроля знаний и психолого-педагогической диагностики. Это касается контроля над усвоением алгоритмов учебной деятельности, как элементов образующих фундамент знания предмета. Так как алгоритмы образуют формализованные структуры, то они представляют собой объекты учебной деятельности наиболее подходящие для компьютерной организации и контроля. В настоящее время это проблема остается актуальной.
В последнее время дидактика и методика находятся в поиске новых, гибких педагогических технологий, позволяющих оперативно адаптироваться к текущим изменениям, прогнозировать результаты учебно-познавательной деятельности. Компьютерные технологии позволяют по- новому решать эти проблемы, так как время между оценкой ситуаций и принятием управляющего решения существенно уменьшается. В организации, управлении и контроле над учебным процессом может и должен активно участвовать компьютер.
Система контроля знаний является важным компонентом любой технологии обучения и требует значительного обновления и развития в связи с модернизацией образования. Вопросами педагогического контроля знаний учащихся занимались отечественные и зарубежные ученые такие, как В.С. Асанесов, А.И. Кочетов, В.П. Беспалько, В.Г. Максимов, Е.А. Михайлычев, А.С. Маслов, А.В. Хуторской, Н.Ф. Талызина, К. Ингенкамп, Б. Блум, В. Оконь, Е.Б. Федорова, Н.К. Тутышкина, Л.В. Шкериной, В.И. Тесленко и др.
В теории поэтапного формирования умственных действий процесс обучения рассматривается как система определенных видов деятельности, направленных на достижение решения учебных задач. Эта теория рассматривается в работе П.Я. Гальперина, Н.Ф. Талызиной. Развитие теории поэтапного формирования умственных действий позже нашла в работах С.А. Архангельского, В.П. Беспалько, М.С. Дмитриева, П.И. Пидкасистого, А.И. Раева, В.П. Симонова, в которых описаны этапы процесса управления, общие принципы и способы организации учебного процесса.
Основные задачи научной организации учебного процесса раскрыты в работах С.И. Архангельского [С.И. Архангельский, 1980 г.]. Среди них автор выделяет “... установление оптимальных способов управление учебным процессом и познавательной деятельностью...»; «выбор системы наблюдения и контроля за состоянием процесса обучения, основанной на объективных показателях и измерителях» [С.И. Архангельский, 1980 г., с.8-12]. В своей работе С.И. Архангельский определил место управления в процессе обучения, описал механизмы его осуществления и критерии эффективности. В своих работах В.П. Беспалько рассматривает концепцию управления учебным процессом в рамках теории программированного обучения. Важнейшим звеном педагогической технологии он рассматривает управление [В.П. Беспалько, 1968, 1977, 1989 гг.].
Системному подходу к вопросам управления учебно-воспитательным процессом посвящены исследования В.П. Симонова [В.П. Симонов, 1991 г.]. Автором разработаны методические основы управления учебной деятельностью школьников, он выделяет пять показателей степени обученности учащихся. Одним из важнейших звеньев управления является контроль, осуществляемый в учебном процессе. Ему посвящено множество исследований. Теоретические основы контроля результатов обучения на основе деятельностного подхода разработаны Н.Ф. Талызиной [Н.Ф. Талызина, 1974, 1986, 1984, 1999 гг.]. В.С. Аванесов [В.С. Аванесов, 1978, 1988, 1994 гг.] исследует проблемы научной организации контроля знаний, в которых указывает на необходимость объективного контроля процесса обучения. Л.В. Жарова [Л.В. Жарова, 1982 г.] описывает элементы контроля на различных этапах организации самостоятельной работы и соответствующей реализации коррекционной функции контролирующих средств. Разработана система специальных заданий, автором которых является В.А. Басовой [В.А. Басова, 1997 г.], которая позволяет последовательно выявлять уровни усвоения изучаемого математического материала и организовывать их самостоятельную работу.
Как показывает анализ литературы, в отечественной педагогике, различные аспекты управления учебно-познавательной деятельностью учащихся разработаны с общих психолого-педагогических позиций.
Вопросы применения динамических адаптивных тестов, благодаря которым возможно управление учебно-познавательной деятельностью учащихся (УПДУ) в меньшей степени изучены в методиках, в которых используются компьютерные технологии обучения. Применение компьютерных технологий привносит свою специфику, в организацию управления УПДУ, обусловленную особенностями и возможностями компьютерной техники.
Анализ существующих психолого-педагогических концепций управления и обобщение методических исследований учебно-познавательной деятельности учащихся позволяют рассмотреть проблему применения динамических адаптивных тестов при обучении математике в основной образовательной школе.
В связи с этим представляется актуальным исследование влияния на учебно-познавательную деятельность учащихся, в том числе, аспект формирования умений самоуправления, динамических адаптивных тестов. Применение компьютерных технологий при изучении математических дисциплин вносит новые элементы в управление учебной деятельностью. Таким образом, мы выделяем для своего исследования методический аспект проблемы управления учебно-познавательной деятельностью с использованием динамических адаптивных тестов.
Решение обозначенной проблемы связано с выбором средств управления, обеспечивающих:
1) получение оперативной и объективной информации о состоянии процесса усвоения математических дисциплин;
2) качественную и количественную оценку усвоения определенных алгоритмов, действий и деятельности в целом на различных этапах обучения;
3) возможность на основе полученной информации своевременно скорректировать учебный процесс.
На разных этапах развития тестового метода в психологии и педагогике тест рассматривался под разными углами зрения.
Первоначально, при разработке тестов обучения Альфред Бине обозначил динамический подход к способам оценки обучения учащихся (Б1пе1 &Simon, 1905; Наууоос1 & Раоиг, 1992). Однако, в результате создал тесты «интеллекта», основанные на результатах предыдущего обучения, а не на процессе обучения. Высокая корреляция диагностических заключений тестов интеллекта Бине с последующими достижениями учащихся в школе дали основание думать, что они измеряют интеллект.
Л.С. Выготский был первым, кто ввел в практику тестирования динамическую оценку. Работая с учащимися из сред с различными культурами, он отметил, что их тестовые результаты могут быть значительно улучшены с небольшой помощью экзаменатора (Л.С. Выготский, 1986,1934 гг.). Разницу между достижениями, полученными испытуемыми без посторонней помощи и с помощью, оказываемой в процессе деятельности, Л.С. Выгодский назвал «зоной ближайшего развития». Динамическая оценка позволяет экзаменатору получить информацию об обучающем потенциале учащегося, характеризующим развитие испытуемого при постоянной и долгосрочной помощи.
После Л.С. Выготского разработку концепции оценки учебного потенциала продолжил Фейерштейн. Применяя динамические методы оценки Фейерштейн (Беиегз1ет, 1еаппе1, & ШсйеНе, 1953 г.) выявил, что дети, которые имели низкий IQ, значительно повышали уровень своего развития, в результате своевременного вмешательства, в виде оказываемой им помощи в процессе тестирования. На основании результатов своих экспериментов Фейерштейн (Бгеиегз1ет, 2013г.) сделал вывод о том, что наиболее важными компонентами динамического тестирования (Рйоепег, 2008 г.) являются
посредничество и интерактивность. Было осознано, что применение теста не сводится только к проблеме испытания. Тестирование - это метод исследования результатов обучения, состояния индивида в плане знаний, умений и навыков в определенной области знаний. Как метод, тестирование должно удовлетворять ряду определенных критериев и может быть использовано с различными целями.
В связи с этим пониманием возникло направление методологии тестирования. Методологические основы современного тестирования освещены в работах крупнейших западных и отечественных тестологов: Г. Айзенка, М.С., Бернштейна, С.И. Воскерчьяна, С.Г. Геллерштейна, Т.А. Ильиной, Э. Клапареда, К.А. Краснянской, Е.Н. Перевощиковой, Т. Симона, Р. Торндайка, В. Штерна и др.
Одной из важных и актуальных проблем современного тестирования является то обстоятельство, что широко распространенные тесты фиксируют правильность или неправильность выполнения заданий. При этом учитель не может извлечь информацию о деятельности ученика по процессу выполнения задания.
При организации, управлении и контроле процесса обучения преподаватель не использует тестовые методики, отслеживая деятельность ученика. В преподавании математических дисциплин это обстоятельство часто приводит к тому, что процесс тестирования сводится к выполнению письменной контрольной работы в бумажном варианте. Проверяя результаты такого «тестирования» преподаватель очень большое внимание уделяет процессу решения задачи, который виден в промежуточных выкладках, письменном изложении соображений, мыслей учащегося и т.п. Этот анализ пути, и всех промежуточных этапов выполнения задания имеет большое значение для управления учебным процессом. Безусловно, отсутствие тестов, позволяющих хоть в какой-то степени отслеживать деятельность учащегося по выполнению тестового задания, тормозит применение тестового контроля для управления учебным процессом.
Традиционные тесты позволяют диагностировать текущее состояние (статус) испытуемых, то есть определять уровень знаний, умений и навыков в соответствующей предметной области. Основной их недостаток состоит в том, что при выполнении заданий «снимается» информация, представляющая собой только конечный результат деятельности испытуемого. Информация о том, как испытуемый пришел к ответу в традиционных тестах не «снимается». Исключение составляют тесты по математике, в которых требуют предоставлять письменные решения тестовых заданий, а не просто ответы. В этих случаях мы имеем своего рода статическую информацию, уже осуществленной деятельности, хотя информации об испытуемом, для более качественной диагностики его состояния получается гораздо больше.
Отраженные на бумаге, промежуточные результаты могут свидетельствовать, что ход решения был правильным, и только досадная, несущественная ошибка привела испытуемого к неверному ответу. Ясно, что эта ситуация в корне отличается от случая, когда ход решения содержит множество, в том числе и принципиальных ошибок, хотя конечный результат один и тот же.
В традиционных тестах испытуемые могут показать прекрасные результаты, по которым мы можем сделать выводы о том, что они одинаково хорошо усвоили материл. На самом деле степень усвоения учебного материала у них может различной. Традиционные тесты не диагностируют качества, характеризующие эти различия испытуемых.
В работе предлагаются компьютерные тесты, «снимающие» информацию о процессе деятельности испытуемого, при выполнении заданий, которые во всем мире называются динамические адаптивные тесты. В работах П.П. Дьячука они называются динамические компьютерные тесты-тренажеры (ДКТТ).
Динамические адаптивные тесты можно рассматривать как обучающую систему, в которой учащийся, выполняя тестовые задания, изменяется (преобразуется, совершенствуется) в плане совершенствования алгоритмической деятельности. Эти преобразования фиксируются компьютером в режиме реального времени, образуя временной ряд событий (Н.В. Анганзорова, 2016 г.).
Поскольку деятельность человека изначально носит предметный характер, то в заданиях предлагается осуществить преобразования (конструирование) некоторых виртуальных (компьютерных) объектов по определенному алгоритму. Эти преобразования испытуемый осуществляет либо с помощью управляющих клавиш, либо с помощью мышки.
Компьютерная запись операций по преобразованию объекта позволяет нам получить временные ряды событий, отражающие алгоритмическую деятельность испытуемого.
Основу динамического адаптивного теста составляет машинная модель, включающая в себя: а) виртуальные объекты исследуемой предметной области; б) генератор заданий; в) системы, считывания и записи информации о процессе деятельности, в реальном времени; г) механизмы регулирующие коэффициент обратной связи.
Обобщим вышеизложенную информацию и зафиксируем определение динамических адаптивных тестов.
Динамические адаптивные тесты - это интерактивные компьютерные модели алгоритмических задач, позволяющие проводить тестирование динамических характеристик процесса деятельности испытуемого.
В настоящее время созданы определенные предпосылки для повышения эффективности управления процессом обучения, на основе применения динамических адаптивных тестов.
Однако, не изучены возможности динамических адаптивных тестов в качестве средства самоуправления учебно-познавательной деятельностью учащихся. Это касается, как контроля знаний, так и процесса обучения, коррекции результатов усвоения деятельности. Нет описания технологии и методики составления и использования динамических адаптивных тестов по математическим дисциплинам в вузе в качестве средства самоуправления освоением новых знаний учащихся. Не учитывается то обстоятельство, что управление учебной деятельностью может осуществляться в процессе выполнения тестовых заданий. Это следует из того, что процесс тестирования должен рассматриваться, как учебная деятельность, как некий временный ряд событий, которым необходимо управлять. Не выявлена роль компьютерного моделирования процессов управления, контроля и диагностики. Требуется дополнительный анализ психолого-педагогических, дидактических и специальных методических критериев, которым должны удовлетворять динамические адаптивные тесты.
Поэтому становится очевидной актуальность применения динамических адаптивных тестов при обучении математическим дисциплинам в вузе. Для конкретизации ситуации была выбрана тема «Определенный интеграл» в курсе математического анализа.
Проблема исследования определяется противоречием между существующими технологиями тестирования знаний и умений учащихся и необходимостью тестирования самого процесса учебной деятельности студентов, их способности к самоуправлению.
Проблема определила тему исследования: «Динамические адаптивные тесты-тренажеры как средство самоуправления освоением темы «Определенный интеграл» студентами вузов».
Объект исследования - учебно-познавательная деятельность учащихся в процессе обучения математическому анализу в вузе у студентов 1 курса.
Предмет исследования - технология применения динамических адаптивных тестов как средства формирования умения самоуправления освоением нового материала в процессе учебно -познавательной деятельности студентов.
Цель исследования - обосновать целесообразность применения динамических адаптивных тестов по математическому анализу с реализацией обучающей и диагностической функций, и методику их применения в процессе обучения, внедрить данную методику к использованию.
Гипотеза исследования
Если в обучении студентов применять динамические адаптивные тесты, то:
- будут получены более качественные результаты при меньших временных и умственных затратах;
- реализуется дифференцированный подход в обучении;
- повышается эффективность обучения алгоритмической деятельности;
- реализуется возможность адаптивного компьютерного управления учебной деятельностью в процессе выполнения тестовых заданий;
- повышается эффективность и гибкость управления учебно-познавательной деятельности студентов.
Для достижения поставленной цели и подтверждения гипотезы были определены следующие задачи:
1) Выявить теоретические предпосылки формирования и основные направления применения динамических адаптивных тестов в процессе обучения математическому анализу студентов вузов;
2) Охарактеризовать и разработать методику применения динамических адаптивных тестов по математическому анализу для студентов 1 курсов вуза с целью формирования умения самоуправления освоением темы «Определенный интеграл»;
3) Оценить актуальное состояние использования подобных тестов и апробировать методику их применения в обучении математическому анализу студентов вуза;
4) Разработать организационно-педагогические условия, направленные на применение динамических адаптивных тестов и проанализировать изменения успеваемости и усвоения материала у студентов, обучающихся с их применением.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: теоретический анализ психолого-педагогической и научно-методической литературы в аспекте изучаемой проблемы; педагогический эксперимент; анализ педагогического опыта; наблюдение; компьютерное моделирование; экспертная оценка; математике-статистическая обработка результатов эксперимента.
Методологической основой исследования явились: методы компьютерного моделирования систем искусственного интеллекта и теоретические основы теории управления (А.И. Берг, Н. Винер, А.Я. Лернер), психолого-педагогические теории учебной деятельности (В.С. Аванесов, С.И. Архангельский, Ю.К. Бабанский, В.П. Беспалько, П.Я. Гальперин, С.Л. Рубинштейн, Н.Ф. Талызина).
Научная новизна исследования заключается в том, что в нем впервые показана возможность использования динамических адаптивных тестов по математическому анализу в вузе, позволяющая тестировать процесс учебной деятельности студентов при изучении определенных тем математического анализа и формировать умение самоуправления учебной деятельностью.
Теоретическая значимость исследования состоит в том, что рассмотрено управление деятельности учащихся на основе механизма обратной связи; введены динамические параметры, характеризующие обучаемость студентов; на основе компьютерного моделирования обучающих интеллектуальных систем разработана методика применения динамических адаптивных тестов, позволяющих тестировать учебно - познавательную деятельность учащихся.
Практическая значимость работы заключается в том, что динамические адаптивные тесты могут быть использованы:
- при организации самостоятельной работы студентов;
- при обучении студентов определенным темам математического анализа;
при проведении тестирования студентов и определения таких параметров как скорость обучения и степень самостоятельности.
Апробация. В процессе исследования проводился педагогический эксперимент в Сибирском государственном университете науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы 2 статьи в сборниках материалов всероссийских научно -практических конференций.
Описание структуры работы.
Диссертационная работа изложена на 81 странице, включает 15 рисунков. Состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка из 80 наименований и 2 приложений.
1. В результате теоретических исследований выявлены проблемы в управлении учебно-познавательной деятельностью учащихся, связанные с тем, что традиционные методы контроля знаний, умений и навыков по математике не дают исчерпывающей информации о процессе учебной деятельности учащихся.
2. Выявлены достоинства и недостатки традиционного компьютерного тестирования. Дано понятие динамического адаптивного теста, который является средством для тестирования алгоритмической деятельности учащихся. Показано, что применение динамических адаптивных тестов, при обучении математике, повышает эффективность управления учебно-познавательной деятельностью.
3. Показано, что дидактические и методические основы и принципы динамических адаптивных тестов базируются на психолого-педагогической теории деятельностного подхода к процессу обучения. Такие тесты позволяют органично сочетать материализованную и умственную форму действий, что отражено в содержании приведенного динамических адаптивных тестов по математическому анализу по теме «Определенный интеграл».
4. Рассмотренные динамические адаптивные тесты, адаптируются к индивидуальным особенностям конкретного студента. Таким образом, каждый учащийся обучается в соответствии с индивидуальными возможностями. При необходимости учащемуся оказывается помощь, частота которой определяется в ходе выполнения задания, тем самым реализуется принцип дифференцированного подхода в обучении.
5. На основании результатов тестирования определены такие показатели, как количество выполняемых операций, время их выполнения, трудоемкость процесса учебно-познавательной деятельности. Вычислены их средние значения, построены диаграммы рассеяния. Выделены группы с существенно отличающимися характеристиками.
2. Выявлены достоинства и недостатки традиционного компьютерного тестирования. Дано понятие динамического адаптивного теста, который является средством для тестирования алгоритмической деятельности учащихся. Показано, что применение динамических адаптивных тестов, при обучении математике, повышает эффективность управления учебно-познавательной деятельностью.
3. Показано, что дидактические и методические основы и принципы динамических адаптивных тестов базируются на психолого-педагогической теории деятельностного подхода к процессу обучения. Такие тесты позволяют органично сочетать материализованную и умственную форму действий, что отражено в содержании приведенного динамических адаптивных тестов по математическому анализу по теме «Определенный интеграл».
4. Рассмотренные динамические адаптивные тесты, адаптируются к индивидуальным особенностям конкретного студента. Таким образом, каждый учащийся обучается в соответствии с индивидуальными возможностями. При необходимости учащемуся оказывается помощь, частота которой определяется в ходе выполнения задания, тем самым реализуется принцип дифференцированного подхода в обучении.
5. На основании результатов тестирования определены такие показатели, как количество выполняемых операций, время их выполнения, трудоемкость процесса учебно-познавательной деятельности. Вычислены их средние значения, построены диаграммы рассеяния. Выделены группы с существенно отличающимися характеристиками.