Помощь студентам в учебе
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОРГАНИЗАЦИИ СМЕШАННОГО ОБУЧЕНИЯ В ИНЖЕНЕРНОМ ОБРАЗОВАНИИ ПУТЕМ РАЗРАБОТКИ МОДУЛЯ НАКОПЛЕНИЯ СТАТИСТИКИ И КОНТРОЛЯ ОБУЧЕНИЯ
|
ВВЕДЕНИЕ 5
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ОБУЧЕНИЯ 8
1.1 Контроль процесса обучения 8
1.1.1 Функции контроля процесса обучения 10
1.1.2 Виды контроля процесса обучения 11
1.1.3 Методы и приемы контроля процесса обучения 13
1.2 Организация контроля процесса смешанного обучения 16
1.2.1 Организация электронного обучения 16
1.2.2 Средства организации электронного обучения 18
1.2.3 Система дистанционного обучения Moodle 19
1.3 Выводы по главе 28
2 КОНЦЕПЦИЯ СМЕШАННОГО ОБУЧЕНИЯ 29
2.1 Методы смешанного обучения 32
2.1.1 Перевернутый класс 32
2.1.2 Ротация станций 34
2.1.3 Ротация лабораторий 35
2.1.4 Индивидуальная модель 36
2.2 Модули управления учебным процессом для преподавателя 37
2.2.1 Модуль формирования учебного контента 37
2.2.2 Модуль накопления статистики и контроля процесса обучения 38
2.2.3 Модуль управления качеством обучения 40
2.3 Модули организации процесса обучения студентов 41
2.3.1 Модуль регистрации и выбора учебных курсов 42
2.3.2 Модуль обратной связи и вывода результатов 43
2.4 Выводы по главе 43
3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОДУЛЯ НАКОПЛЕНИЯ СТАТИСТИКИ И
КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ОБУЧЕНИЯ 44
3.1 Концептуальная модель системы 44
3.2 Функциональное моделирование с использованием методологии IDEF.. 45
3.3 Модуль накопления статистики 48
3.4 Контроль процесса обучения с помощью нечеткой логики 50
3.4.1 Алгоритм нечеткого логического вывода 51
3.4.2 Алгоритм Мамдани для контроля процесса обучения 52
3.5 Выводы по главе 59
4 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ 61
4.1 Описание интерфейса программы 61
4.2 Расчет статистических данных по тестам 62
4.3 Выводы по главе 67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
Список литературы
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ОБУЧЕНИЯ 8
1.1 Контроль процесса обучения 8
1.1.1 Функции контроля процесса обучения 10
1.1.2 Виды контроля процесса обучения 11
1.1.3 Методы и приемы контроля процесса обучения 13
1.2 Организация контроля процесса смешанного обучения 16
1.2.1 Организация электронного обучения 16
1.2.2 Средства организации электронного обучения 18
1.2.3 Система дистанционного обучения Moodle 19
1.3 Выводы по главе 28
2 КОНЦЕПЦИЯ СМЕШАННОГО ОБУЧЕНИЯ 29
2.1 Методы смешанного обучения 32
2.1.1 Перевернутый класс 32
2.1.2 Ротация станций 34
2.1.3 Ротация лабораторий 35
2.1.4 Индивидуальная модель 36
2.2 Модули управления учебным процессом для преподавателя 37
2.2.1 Модуль формирования учебного контента 37
2.2.2 Модуль накопления статистики и контроля процесса обучения 38
2.2.3 Модуль управления качеством обучения 40
2.3 Модули организации процесса обучения студентов 41
2.3.1 Модуль регистрации и выбора учебных курсов 42
2.3.2 Модуль обратной связи и вывода результатов 43
2.4 Выводы по главе 43
3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОДУЛЯ НАКОПЛЕНИЯ СТАТИСТИКИ И
КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ОБУЧЕНИЯ 44
3.1 Концептуальная модель системы 44
3.2 Функциональное моделирование с использованием методологии IDEF.. 45
3.3 Модуль накопления статистики 48
3.4 Контроль процесса обучения с помощью нечеткой логики 50
3.4.1 Алгоритм нечеткого логического вывода 51
3.4.2 Алгоритм Мамдани для контроля процесса обучения 52
3.5 Выводы по главе 59
4 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ 61
4.1 Описание интерфейса программы 61
4.2 Расчет статистических данных по тестам 62
4.3 Выводы по главе 67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
Список литературы
В настоящее время в инженерном образовании все больший упор делается на внедрение и развитие смешанного обучения для студентов. Поэтому проверка усвоения студентами учебного материала, изученного в процессе самостоятельной работы, одна из важнейших задач учебного процесса.
Качественно новый уровень развития современной России будет зависеть от роста ее интеллектуального, культурного и нравственного потенциала. Роль образования в этом процессе несомненна. Без высокого качества образования, общей и профессиональной культуры невозможно перевести экономику на интенсивный путь развития, успешно осваивать достижения научно¬технического прогресса.
Система образования в современной России призвана формировать новые поколения, способные добиваться экономической, экологической и социальной гармонии в обществе [1, с. 32]. Приоритетами образования России в XXI веке глобальной информатизации должны быть:
1) создание сети центров дистанционного обучения и развитие дистанционного образования;
2) формирование планетарного мышления;
3) вхождение подрастающего поколения нашей страны в открытое информационное сообщество;
4) развитие экологического образования.
Важность, эффективность и перспективность использования в учебном процессе электронных материалов для оптимизации самостоятельной работы студентов, для контроля учебных достижений и установления обратной связи со студентами осознается в высшей школе на протяжении 10-15 лет достаточно отчетливо [2, с. 23].
Противоречие между быстрым развитием научно-технического прогресса и новых технологий и инертностью, присущей существующей системе
образования, может быть преодолено лишь в случае эффективного использования инновационных, в том числе информационных и телекоммуникационных технологий. Это относится к средствам оценки качества образования, технологиям обучения и созданию и использованию учебного материала, а также к организации взаимосвязи между участниками образовательного процесса [3, с. 5].
Использование компьютерных технологий с целью развития обучающей среды предоставляет возможность исправить несколько противоречий, а именно противоречие между необходимостью уменьшения сроков обучения и повышением требований к качеству получаемых студентами знаний при одновременном быстром обновлении индустриальных технологий. Также, противоречием является необходимость непрерывного поддержания высокой степени компетенций преподавателя и растущей преподавательской нагрузкой из-за требований постоянного обновления учебного материала и контроля над успехами студентов и их процессом обучения.
Разрешить данные противоречия можно посредством формирования единой информационной образовательной среды. Данный этап дает возможность не только осуществлять контроль процесса обучения, но и объединить усилия по разработке учебного материала. Интегрированная информационная образовательная среда дает возможность также повысить эффективность обратной связи между пользователями, формировать индивидуальные образовательные траектории для них, организовать коммуникацию между всеми заинтересованными участниками процесса и производить контроль качества обучения. При этом изменяется концепция электронного обучения E-learning 2.0: «Мотивация - цель - инструменты - реализация» [3, с. 6].
Контроль процесса обучения является составной частью процесса обучения. Правильно организованный контроль образовательной деятельности позволяет преподавателю оценивать получаемые учащимися знания, умения, навыки, вовремя оказать им необходимую помощь и добиваться поставленных 6
целей обучения. В совокупности данные возможности создают благоприятные условия для развития познавательной деятельности учащихся и активизации их самостоятельной работы.
Целью магистерской диссертации является повышение качества обучения в инженерном образовании.
Для достижения поставленной цели были выполнены следующие задачи:
5) выполнить анализ методов контроля процесса обучения;
6) выполнить анализ методов смешанного обучения и средств организации электронного обучения;
7) разработать алгоритм контроля процесса обучения;
8) разработать модуль накопления статистики и контроля процесса обучения для преподавателя.
Объектом исследования является система инженерного образования.
Предметом исследования являются методы оптимизации процессов в системе инженерного образования.
Научная новизна работы: разработан алгоритм, позволяющий
преподавателю контролировать процесс обучения.
Качественно новый уровень развития современной России будет зависеть от роста ее интеллектуального, культурного и нравственного потенциала. Роль образования в этом процессе несомненна. Без высокого качества образования, общей и профессиональной культуры невозможно перевести экономику на интенсивный путь развития, успешно осваивать достижения научно¬технического прогресса.
Система образования в современной России призвана формировать новые поколения, способные добиваться экономической, экологической и социальной гармонии в обществе [1, с. 32]. Приоритетами образования России в XXI веке глобальной информатизации должны быть:
1) создание сети центров дистанционного обучения и развитие дистанционного образования;
2) формирование планетарного мышления;
3) вхождение подрастающего поколения нашей страны в открытое информационное сообщество;
4) развитие экологического образования.
Важность, эффективность и перспективность использования в учебном процессе электронных материалов для оптимизации самостоятельной работы студентов, для контроля учебных достижений и установления обратной связи со студентами осознается в высшей школе на протяжении 10-15 лет достаточно отчетливо [2, с. 23].
Противоречие между быстрым развитием научно-технического прогресса и новых технологий и инертностью, присущей существующей системе
образования, может быть преодолено лишь в случае эффективного использования инновационных, в том числе информационных и телекоммуникационных технологий. Это относится к средствам оценки качества образования, технологиям обучения и созданию и использованию учебного материала, а также к организации взаимосвязи между участниками образовательного процесса [3, с. 5].
Использование компьютерных технологий с целью развития обучающей среды предоставляет возможность исправить несколько противоречий, а именно противоречие между необходимостью уменьшения сроков обучения и повышением требований к качеству получаемых студентами знаний при одновременном быстром обновлении индустриальных технологий. Также, противоречием является необходимость непрерывного поддержания высокой степени компетенций преподавателя и растущей преподавательской нагрузкой из-за требований постоянного обновления учебного материала и контроля над успехами студентов и их процессом обучения.
Разрешить данные противоречия можно посредством формирования единой информационной образовательной среды. Данный этап дает возможность не только осуществлять контроль процесса обучения, но и объединить усилия по разработке учебного материала. Интегрированная информационная образовательная среда дает возможность также повысить эффективность обратной связи между пользователями, формировать индивидуальные образовательные траектории для них, организовать коммуникацию между всеми заинтересованными участниками процесса и производить контроль качества обучения. При этом изменяется концепция электронного обучения E-learning 2.0: «Мотивация - цель - инструменты - реализация» [3, с. 6].
Контроль процесса обучения является составной частью процесса обучения. Правильно организованный контроль образовательной деятельности позволяет преподавателю оценивать получаемые учащимися знания, умения, навыки, вовремя оказать им необходимую помощь и добиваться поставленных 6
целей обучения. В совокупности данные возможности создают благоприятные условия для развития познавательной деятельности учащихся и активизации их самостоятельной работы.
Целью магистерской диссертации является повышение качества обучения в инженерном образовании.
Для достижения поставленной цели были выполнены следующие задачи:
5) выполнить анализ методов контроля процесса обучения;
6) выполнить анализ методов смешанного обучения и средств организации электронного обучения;
7) разработать алгоритм контроля процесса обучения;
8) разработать модуль накопления статистики и контроля процесса обучения для преподавателя.
Объектом исследования является система инженерного образования.
Предметом исследования являются методы оптимизации процессов в системе инженерного образования.
Научная новизна работы: разработан алгоритм, позволяющий
преподавателю контролировать процесс обучения.
На сегодняшний день ни дистанционный, ни традиционный методы обучения не позволяют в полной мере использовать инновационные образовательные технологии для повышения качества образования. Эффективным решением является применение смешанного обучения, которое объединяет в себе достоинства обоих вышесказанных методов.
В первой главе были рассмотрены функции, виды, методы и приемы контроля процесса обучения. Грамотно поставленный контроль образовательной деятельности дает возможность преподавателю оценивать получаемые студентами знания, способности, умения, вовремя оказать им необходимую помощь, скорректировать учебный материал для студента, группы или потока и достигать поставленных целей.
Была описана система дистанционного обучения Moodle, описаны ее функциональные возможности, а также преимущества и недостатки. Одно из достоинств системы Moodle - модульность, делает недостатки несущественными, так как есть возможность разработать надстройку любой сложности, которая позволит управлять большими группами студентов, обучающимися по нескольким специальностям.
На основе анализа программного продукта Moodle был сделан вывод, что Moodle является системой, которая нацелена на западную модель обучения, а не на организацию процесса обучения в российских высших учебных заведениях. Для того, чтобы система стала более универсальной и подходящей для любого учебного заведения, необходимо добавить комплекс модулей как для преподавателя, так и для студентов.
Во второй главе был выполнен анализ методов смешанного обучения, таких как перевернутый класс, ротация станций и лабораторий, индивидуальная модель. Также были описаны модули управления учебным процессом для преподавателя и модули организации процесса обучения студентов.
Нами была выявлена немаловажная роль мониторинга учебного процесса и необходимости правильно выделять объективные критерии для контроля процесса обучения. Только при правильном контроле процесса обучения у преподавателя будет возможность оценить действенность того или иного способа воздействия на мотивационный критерий, а также в процессе обучения скорректировать учебную программу.
В третьей главе была разработана концептуальная модель системы, состоящая из нескольких составляющих: система дистанционно обучения Moodle, пользователь системы, средства разработки и проектировки, а также модули управления учебным процессом для преподавателя, модули организации процесса обучения. Также нами произведено функциональное моделирование с использованием методологии IDEF.
Нами был спроектирован модуль накопления статистики, в котором происходит расчет таких показателей по тестам, как индекс легкости, средняя оценка, дисперсия, стандартное отклонение, оценка асимметрии распределения, оценка распределения эксцесса, стандартная ошибка и т.д.
Также был спроектирован модуль контроля процесса обучения для преподавателя с помощью нечеткой логики. Разработан алгоритм Мамдани, сформирована база правил.
В четвертой главе было описано функционирование разработанного ранее модуля в системе дистанционного обучения Moodle. Представлен интерфейс программного обеспечения. Также был показан расчет статистических данных по тестам и решение поставленной задачи в рамках информационной системы.
В первой главе были рассмотрены функции, виды, методы и приемы контроля процесса обучения. Грамотно поставленный контроль образовательной деятельности дает возможность преподавателю оценивать получаемые студентами знания, способности, умения, вовремя оказать им необходимую помощь, скорректировать учебный материал для студента, группы или потока и достигать поставленных целей.
Была описана система дистанционного обучения Moodle, описаны ее функциональные возможности, а также преимущества и недостатки. Одно из достоинств системы Moodle - модульность, делает недостатки несущественными, так как есть возможность разработать надстройку любой сложности, которая позволит управлять большими группами студентов, обучающимися по нескольким специальностям.
На основе анализа программного продукта Moodle был сделан вывод, что Moodle является системой, которая нацелена на западную модель обучения, а не на организацию процесса обучения в российских высших учебных заведениях. Для того, чтобы система стала более универсальной и подходящей для любого учебного заведения, необходимо добавить комплекс модулей как для преподавателя, так и для студентов.
Во второй главе был выполнен анализ методов смешанного обучения, таких как перевернутый класс, ротация станций и лабораторий, индивидуальная модель. Также были описаны модули управления учебным процессом для преподавателя и модули организации процесса обучения студентов.
Нами была выявлена немаловажная роль мониторинга учебного процесса и необходимости правильно выделять объективные критерии для контроля процесса обучения. Только при правильном контроле процесса обучения у преподавателя будет возможность оценить действенность того или иного способа воздействия на мотивационный критерий, а также в процессе обучения скорректировать учебную программу.
В третьей главе была разработана концептуальная модель системы, состоящая из нескольких составляющих: система дистанционно обучения Moodle, пользователь системы, средства разработки и проектировки, а также модули управления учебным процессом для преподавателя, модули организации процесса обучения. Также нами произведено функциональное моделирование с использованием методологии IDEF.
Нами был спроектирован модуль накопления статистики, в котором происходит расчет таких показателей по тестам, как индекс легкости, средняя оценка, дисперсия, стандартное отклонение, оценка асимметрии распределения, оценка распределения эксцесса, стандартная ошибка и т.д.
Также был спроектирован модуль контроля процесса обучения для преподавателя с помощью нечеткой логики. Разработан алгоритм Мамдани, сформирована база правил.
В четвертой главе было описано функционирование разработанного ранее модуля в системе дистанционного обучения Moodle. Представлен интерфейс программного обеспечения. Также был показан расчет статистических данных по тестам и решение поставленной задачи в рамках информационной системы.