CC BY
91
Применение технологии обучения с элементами моделирования для обучения созданию векторной
графики
Ядровская Марина Владимировна к. ф.-м. н., доцент кафедры «Информационные технологии»
Донской государственный технический университет, пл. Гагарина, 1, г. Ростов-на-Дону, +7(863)2340458 marinayadrovskaia@rambler.ru
Аннотация
В статье обсуждается эффективность применения технологии обучения созданию векторной графики, которую авторы относят к технологиям обучения с элементами моделирования (ТОЭМ). Кратко описана группа ТОЭМ: определены цель, механизм, средства, этапы технологии. Чтобы обратить внимание обучающихся на особенности процесса обучения и побудить их к выполнению рефлексии собственной учебной деятельности, был проведен опрос студентов, обучающихся по рассматриваемой технологии. В статье приводятся результаты опроса. Для оценки эффективности технологии были проведены анкетирование и тестирование обучающихся до начала обучения и после. Для оценки результатов обучения предложена таблица компетенций, уровень сформированности которых оценивался обучающимися при анкетировании. Эффективность технологии обучения анализировалась с помощью статистических непараметрических критериев G-критерия знаков и Т-критерия Вилкоксона. Для статистического анализа также применялись ^-критерий Фридмана и Q-критерий Розенбаума.
This paper discusses the effectiveness of learning technologies creating vector graphics, which the authors attributed to learning technologies with modeling elements (TOEM). The TOEM group is summarized: target, mechanism, means and stages of technology is defined. Students pay attention to the features of the learning process and encourage fulfilling their own reflection of educational activities; a survey was conducted of students who study using the mentioned technology. The results of the survey are shown in the article. Evaluation of the technology effectiveness of student survey and testing were conducted prior to and after training. Assessment of the learning outcomes table of competencies is proposed, the level of development of these competencies was assessed by the learners in the survey. Effectiveness of learning technologies was analyzed by using nonparametric statistical G-criterion of signs and Wilcoxson T-criterion. For statistical analysis also were used Friedman x2-criteria and Rosenbaum Q-criterion.
Ключевые слова
технология обучения с элементами моделирования, элементы моделирования, дидактическое моделирование, когнитивное обучение, принципы когнитивного обучения, компетенции.
technology of learning with elements of modeling, modeling elements, didactic modeling, cognitive learning, the principles of cognitive learning, competences.
Введение
На людей, живущих в современном обществе, особое влияние оказывают телевидение, Интернет и мобильная связь. Они доставляют человеку большие массивы мультимедиа информации. Школьники и студенты, как и другие люди, испытывают сильное информационное воздействие. Им приходится воспринимать и обрабатывать не только ту информацию, которую им сообщают в различных учебных дисциплинах, но и множество дополнительных знаний и сведений. Возможности человека огромны, но не безграничны, и поэтому не позволяют ему эффективно справляться с переработкой всей поступающей к нему информации. Кроме того, развивается научное знание и расширяется его предмет. Указанные особенности обусловливают направления изменений технологий обучения, являющихся по сути информационными. Технологии обучения должны помочь обучающимся справиться с задачей усвоения научного предметного знания. С одной стороны, они должны помочь приобрести навыки выполнения эффективной самостоятельной мыследеятельности. С другой - помочь в обработке учебной информации посредством представления ее в такой форме, которая будет способствовать оптимизации процессов восприятия, обработки и запоминания.
На наш взгляд, с решением этих задач успешно справляются технологии обучения с элементами моделирования (ТОЭМ), учитывающие принципы когнитивного обучения.
Технологии обучения с элементами моделирования
Под педагогической технологией мы понимаем образовательную деятельность, реализуемую посредством единой системы процессов обучения, воспитания, развития, которая строится на основе научных методов и системного подхода, предполагает организацию управления и контроля при четком проектировании и характеризуется свойством воспроизводимости [1].
Обобщение роли моделирования как основного метода познания и опыта применения моделей и моделирования в образовании позволило предложить технологичный способ обучения, основывающийся на гносеологических функциях применяемых в обучении модельных средств и технологическом аспекте моделирования, который мы назвали технологией обучения с элементами моделирования. Понятие ТОЭМ вводится как обобщающее понятие, позволяющее объединить в одну группу технологии обучения, использующие положительный опыт применения моделирования в научной организации учебного процесса [1]. К элементам моделирования мы относим:
• модели, используемые в качестве средств обучения;
• дидактическое моделирование - моделирование обучения и моделирование содержания обучения (систематизация и структуризация учебной информации; выбор стратегии представления учебного материала; формирование информационнологической модели учебного материала; формирование понятий и представлений посредством обобщений; формализация; использование дидактических матриц; деятельная наглядность моделей и моделирования и др.);
• логические процедуры познания (идеализация, абстрагирование, сравнение, аналогия, конкретизация, обобщение, классификация, систематизация, построение умозаключений: индуктивные или дедуктивные рассуждения);
• приемы моделирования (наблюдение, анализ, синтез, построение гипотез, формализация);
• практические действия моделирования (построение модели, оперирование с моделью (вычитание, сложение, дополнение - работа с элементами модели, перестраивание и видоизменение модели), реализация модели, экспериментирование, интерпретация, верификация, замена модели), из которых складывается метод моделирования как универсальный метод познания;
• модельный подход к обучению;
• метод моделирования как метод познания и обучения [2];
• средства моделирования [3].
Отличие ТОЭМ от других технологий состоит в возможности интегрированного привлечения элементов моделирования к реализации одновременно информационной, кибернетической и деятельностной сторон процесса обучения, а также для проектирования самой технологии обучения. В ТОЭМ применяется моделирование: как средство представления учебной
информации; как способ управления учебно-педагогической деятельностью; как средство осуществления учебно-педагогической коммуникации [1].
Согласно замечанию Л.М. Фридмана, «моделирование как психическая деятельность может включаться в качестве компонента в такие психические процессы, как восприятие, представление, память, воображение и, конечно, мышление. В свою очередь, все эти психические процессы включаются в деятельность моделирования как сложную деятельность» [4]. В обучении используются разнообразные модели: словесные, математические, модели-схемы, модели-чертежи, модели-рисунки - информационные модели; мысленные модели; натурные модели. Используемая в обучении модель - объект оперирования для мышления, она помогает мышлению работать - выдвигать гипотезы, анализировать, сравнивать, выполнять действия по преобразованию модели, находить решение проблемы, в процессе чего развивается само мышление и наше знание о предмете исследования, а используемые при этом знаково-символические средства, «позволяют формировать качественно иную умственную деятельность, способствуют интенсивному развитию способов мышления» [5].
Работа с моделями, выполнение действий моделирования позволяют обучающимся приобрести умения осуществлять четкие, осознанные алгоритмы построения образов (метаумения) и управлять при их формировании процессами мыслительной деятельности. Эти умения формируют метамышление, к функциям которого психологи относят контроль над процессами мышления, их планирование, регуляцию и согласование [6].
Благодаря развитому мышлению человек способен формировать и достраивать систему хорошо организованных ментальных структур. «Наличие хорошо организованных ментальных структур превращает индивидуальный интеллект в своего рода безразмерную губку, готовую впитывать любую информацию, что, конечно же, существенно расширяет возможности человека к комбинированию, трансформации и порождению идей» [7].
Таким образом, введение элементов моделирования в учебную деятельность способствует формированию и развитию мышления и интеллекта, формированию методологических знаний и умений, формированию стратегий индивидуальной познавательной деятельности (см. табл.1), т.е. «развитию обучаемости» по
Н.А. Менчинской, что оптимизирует процессы обучения и учения.
Можно формировать различные по качеству технологии обучения с элементами моделирования. Конкретные цели обучения будут определять необходимость использования тех или иных элементов моделирования, а значит и различный уровень использования моделирования в обучении [2]. Если в качестве элементов моделирования используются модельные средства обучения, дидактическое моделирование, логические процедуры познания, приемы моделирования, то соответствующая ТОЭМ реализует в обучении модельный подход.
Если в качестве элементов моделирования используются практические действия моделирования, метод моделирования и средства моделирования, то
соответствующая ТОЭМ использует метод моделирования в качестве метода обучения, так как в этом случае учебная деятельность осуществляется как исследовательская на основе этапов моделирования (см. табл.2).
Таблица 1.
Анализ технологии обучения с элементами моделирования_________________
Параметры анализа Технология обучения с элементами моделирования
Цель Формирование осознанного, управляемого, целенаправленного и эффективного процесса мыследеятельности; Развитие способностей учащихся к самостоятельной аналитической и оценочной работе с информацией
Сущность Формирование и развитие теоретического, практического, творческого и других видов мышления; Вовлечение обучающихся в активную учебную деятельность, позволяющую формировать стратегии индивидуальной познавательной деятельности и накапливать опыт творческой деятельности; Перевод на междисциплинарную основу изучение отдельных учебных предметов, что позволяет приобретать знания системно и формировать соответственно системный взгляд на окружающий мир; Овладение моделированием как методологией познания; Подготовка навыков самостоятельного приобретения знаний, постепенно преобразующихся в свойство личности.
Механизм Проблемный подход. Вовлечение обучающихся в самостоятельную или совместную исследовательскую деятельность, включающую выполнение этапов моделирования: построение гипотезы - сбор информация - формализация - выбор средств для решения - решение - анализ результатов - знание; Построение модели, работа с опорой на модель, выполнение действий моделирования
Средства Элементы моделирования Методы обучения: наглядные: иллюстрация, демонстрация, наблюдение; метод проблемного изложения; словесные: объяснение, рассказ, беседа, дискуссия; практические методы; частично-поисковые методы; метод «экспертов»; метод «мозгового штурма»; метод контрольных вопросов и др.
Таблица 2.
Этапы реализации ТОЭМ, основанной на использовании в обучении метода
моделир ования
Этап технологии Деятельность обучающего Деятельность обучающегося Средства и методы обучения Результат этапа
1 .Мотивационный Формулирование проблемы; постановка практически значимой задачи; постановка задачи (занимательной, сложной) Слушание, понимание, формирование вопросов Модельные средства обучения: натурные модели; информационные модели (образные; образно-знаковые; вербальные, математические (аналитические, численные, имитационные)), компьютерные модели, учебные модели. Наглядные: иллюстрация, демонстрация, наблюдение; метод проблемного изложения; словесные: объяснение, рассказ, беседа, дискуссия. Приобретени е общего представления о проблеме или задаче; желание ее решить
2.Информа- ционный Предоставле- ние необходимой информации или сведений о том, какая информация Самостоятельный сбор или получение (обработка) необходимой информации Логические процедуры познания (идеализация, абстрагирование, сравнение, аналогия, конкретизация, обобщение, классификация, систематизация, построение умозаключений: индуктивные или дедуктивные Осознанный выбор и выполнение процедур мыследеятел ь-ности и операций
нужна для решения проблемы или задачи и как ее приобрести рассуждения); Информационные технологии. Практические методы. Частично-поисковые методы. информацио н-ных технологий
З.Организа- ционный Анализ, отбор и обобщение информации, собранной обучающимися; выдвигаемых гипотез, формирование гипотез, которые необходимо проверить Рефлексия собственной деятельности, дополнение собранной и присвоение необходимой информации Словесные: беседа, дискуссия; частично-поисковые методы; метод «экспертов», метод «мозгового штурма», метод контрольных вопросов. Развитие навыков осуществлен ия учебно-педагогической коммуника- ции
4.Конструк- ционный Формализация собранной информации: построение предметной модели -информационной модели -компьютерной модели и их реализация или помощь в осуществлении этих действий Формализация собранной информации: построение предметной модели -информационн ой модели -компьютерной модели и их реализация или действия с опорой на модели Приемы моделирования (наблюдение, анализ, синтез, построение гипотез, формализация); практические действия моделирования (построение модели, оперирование с моделью (вычитание, сложение, дополнение - работа с элементами модели, перестраивание и видоизменение модели), реализация модели, экспериментирование, Информационные технологии. Практические методы; поисковые методы. Совершенствование знаний и умений применять полученные знания для решения проблем и практически х задач; развитие интегральны х умений
5.Рефлек- сивный Обобщение полученных результатов; формулирование основных положений изучаемого учебного материала Формулирование результатов расчетов, исследования -относительно модели и предмета исследования (проблемы, задачи) Интерпретация, верификация, замена модели или формулирование выводов, которые можно сделать относительно проблемы или задачи - получение знаний. Словесные методы: беседа, дискуссия; частично-поисковые методы; метод «экспертов». Приобретени е новых знаний, формирован ие интегральны х умений в деятельности
Принципы когнитивного обучения, учитываемые в ТОЭМ
Когнитивным называют обучение, опирающееся на принципы сознательности и активности и состоящее в развитии мыслительных способностей, интеллекта обучающихся [8, 9]. Под когнитивным обучением мы понимаем такую систему обучения, при проектировании познавательных процессов которой учитываются индивидуальные особенности и мотивации обучающихся; анализируются и принимаются во внимание способности обучающихся к умственному восприятию и переработке внешней информации; разрабатываются и внедряются алгоритмические способы формирования осознанного, управляемого, целенаправленного и эффективного процесса мыследеятельности; развиваются способности учащихся к самостоятельной аналитической и оценочной работе с информацией.
ТОЭМ как образовательная деятельность, направленная на активизацию мыслительной деятельности, формирование познавательного стиля и овладение методологией познания, по целям сходна с когнитивным обучением и допускает
выполнение ряда частнометодических принципов, которые можно отнести к когнитивному обучению [10]:
■ уделять особое внимание моделированию учебного материала;
■ систематически использовать модели для представления учебного содержания с явным указанием на этапы их построения и исследования;
■ применять учебные действия моделирования в учебной деятельности с целью формирования и развития мыслительных способностей;
■ обучать моделированию в контексте решения профессионально ориентированных учебных задач;
■ учитывать индивидуальные познавательные способности и принимать во
внимание основные компоненты психической сферы личности обучающегося
(мышление, память, внимание, мотивацию) при проектировании учебного процесса.
Пример ТОЭМ, учитывающей принципы когнитивного обучения
В качестве ТОЭМ, учитывающей принципы когнитивного обучения, мы предлагаем рассматривать технологию обучения созданию векторной графики в Corel Draw. Векторная графика - иллюстративная графика, представляющая собой рисование с помощью инструментальных средств графической системы. Последовательное применение инструментов к примитивам (простейшим геометрическим фигурам) позволяет в итоге получить содержательную и сложную иллюстрацию. Процесс рисования сложен и зависит от ряда психологических факторов: индивидуальное видение и представление создаваемого образа, отсутствие или наличие художественных способностей, большое количество разнообразных инструментов, которые нужно быстро освоить и умело использовать и др. Предлагаемая технология обучения построена на использовании следующих элементов моделирования и когнитивных принципов: дидактическое моделирование, модельные средства обучения, логические процедуры познания, приемы моделирования: учет индивидуальных способностей, мотивации и профессиональной направленности обучающихся, введение алгоритмической составляющей использования инструментов рисования. Можно конкретизировать особенности обучения по этой технологии.
1. «Многомерное» представление учебного материала. Оно состоит: во-первых, в представлении одного и того же учебного материала одновременно с помощью разных видов информационных моделей (текст, схемы, таблицы, алгоритмы, изображения), во-вторых, в применении методики «мультимедиа» представления. Суть методики в том, что основная учебная информация увидена обучающимися (текстовые и электронные методические материалы, проецирование на экран выполнения задания), услышана (комментарии обучающего), выполнена (индивидуальная работа по алгоритмам).
2. При оформлении учебных заданий особое внимание уделяется выбору шрифтового и цветового оформления, подготовке информационных моделей, поясняющих задания, выделению основных положений, оптимизирующих психические процессы восприятия, обработки и запоминания.
3. Для повышения мотивации при проектировании заданий решается задача отбора занимательных, простых или сложных рисунков, выполненных в ярких или пастельных тонах, и др., исходя из психологических особенностей обучающихся или группы.
4. В качестве методических указаний мы предлагаем особым образом оформленные учебные задания для лабораторных работ. Они представлены в следующей форме: заголовок, обозначающий отрабатываемое учебное действие; текстовая формулировка задания; пооперационный алгоритм реализации задания, оформленный в виде таблицы из двух столбцов. В ячейках левого столбца в
текстовой форме перечислены номер операции, назначение операции и пояснения к ее выполнению (пункты меню, которые надо выбрать; пиктограммы применяемых инструментов; значения свойств объектов, которые надо задать и др.), в соответствующих ячейках правого столбца в виде поясняющих находятся изображения - результаты выполняемых операций. В конце задания представлены окончательные результаты выполнения задания, созданные ранее разными студентами. Мы считаем, что такое представление способствует симультанизации обучения - увеличению скорости работы мозга при восприятии используемого табличного представления алгоритма действий и результатов их выполнения. Кроме того, использование рисунков, созданных обучающимися способствует повышению мотивации деятельности.
5. Начинается изучение редактора Corel Draw с простейших заданий. В виду того, что редактор обладает большим количеством инструментов и разнообразных возможностей, а в нашем распоряжении 16 аудиторных часов и мало опыта, задания быстро усложняются, увеличивается их количество. Для того чтобы справиться с трудными задачами, мы требуем, чтобы на отдельном рабочем листе обучающиеся последовательно представляли результаты всех операций (см. рис.1): необходимо использовать копирование результата предыдущей операции, чтобы выполнить последующую операцию на копии; при этом остаются в поле зрения результаты выполнения всех операций, которые привели к выполнению задания - построению требуемого изображения. Это позволяет обучающимся концентрировать свое внимание на выполнении операций, контролировать их выполнение, формировать и реализовывать индивидуальный образ и удерживать в памяти название отрабатываемого учебного действия. Это позволяет повысить осознанность выполняемых операций и осуществить рефлексию учебного действия. Фиксация алгоритма в его целостности - залог его последующего осмысленного применения. В этом убеждают проекты, самостоятельно создаваемые студентами.
6. Задания первых лабораторных работ имеют теоретическую направленность и позволяют приобрести и закрепить навыки выполнения базовых действий или продемонстрировать основные инструменты построения изображений (формируем алгоритмы применения инструментов).
7. Каждая лабораторная работа содержит творческое задание: создание изображения по картинке без алгоритма, для выполнения которого необходимо спроектировать последовательность действий самостоятельно.
8. При выполнении заданий можно получить оперативную помощь преподавателя и студентов, которые справились с выполнением действия и/или задания. Такой подход особенно эффективен для студентов старших курсов обучения. Он организует, активизирует, развивает, одновременно нацелен на самостоятельную работу и сотрудничество.
9. Разрешается творчески подходить к выполнению задания: менять цветовые оттенки, форму объектов, вводить дополнительные элементы оформления (при выполнении всех требуемых учебных действий); изменения не остаются незамеченными, они анализируются и могут быть использованы другими обучающимися.
10. Все задания, которые выполнены вне аудитории, требуют аргументированной «защиты».
11. Предполагается выполнение индивидуальной итоговой работы: разработка презентации с авторскими рисунками, объединенными одной темой (для специальности «Информатика»), тема презентации выбирается самостоятельно; создание рекламной этикетки (для специальности «Реклама») или проекты (для индивидуального выполнения).
о о
ф
Рис. 1. Пример выполнения задания с применением очередного действия к копии предыдущего этапа.
На наш взгляд, предлагаемая технология обучения направлена на активизацию мыследеятельности обучающихся, развитие рефлексии деятельности, формирование целостных алгоритмов построения изображений, подготавливает их к самостоятельному осмысленному, творческому, эффективному приобретению знаний, умений и навыков. Отметим, что очень важна роль преподавателя в реализации технологии обучения.
Опрос обучающихся
Отношение студентов к некоторым положениям рассматриваемой технологии обучения мы проанализировали с помощью опроса обучающихся. Опрос входит в рамки реализуемых принципов когнитивного обучения. В опросе приняли участие 88 студентов разных специальностей и групп. Содержание опроса (10 вопросов) касалось изучения не только практической, но и теоретической части дисциплин «Компьютерная геометрия и графика», «Компьютерная графика», «Компьютерная графика в рекламе». Результаты обработки опроса приводятся ниже.
1.Выберите из списка какое представление заданий в лабораторных работах предпочтительнее: список действий (задание разбито на отдельные действия), текстовое описание заданий (задание оформлено в форме подробного текста), табличное представление действий (в строках таблиц содержится текст к выполняемому действию и иллюстрации инструментов и результатов выполнения действия).
От формы представления задания зависит понимание выполняемых действий, а значит и скорость их выполнения и глубина запоминания связанных с ними инструментов и алгоритмов. Отметим, что некоторые студенты, на первый взгляд, не чувствуют разницы между табличным (которое у них было) и списочным представлением учебных действий и из предоставленного списка выбрали первый вариант - «список действий». Когда же мы попытались представить задания в другой форме, то выяснилось, что обучающимся предпочтительнее работать с табличной формой представления задания (используемое в технологии). Это означает, что процент студентов, предпочитающих табличную форму представления заданий, фактически выше, чем показано на диаграмме (см. рис.2).
Процентное распределение студентов в зависимости от того, какую фому для представления заданий они предпочтитают
□ список действий
] текстовое описание задания
□ табличное представление
действий
Рис.2. Предпочтительная форма представления задания.
2.Важно ли при пояснении действий задания представлять картинку, поясняющую особенности выполнения действий? Коэффициент интереса опрошенных к использованию поясняющих картинок составил 0,95.
Процентное распределение студентов по их отношению к наличию в лабораторной работе картинок, поясняющих и визуализирующих особенности выполняемого действия
□ да
□ нет
□ все равно
Рис.3. Значение визуальных моделей для выполнения учебного действия
3.Имеет ли значение использование в задании примеров выполнения заданий.
Процентное распределение студентов по значению, которое имеет для них использование в задании лабораторной работы примеров выполнения заданий (сделанных ранее другими студентами)
2
47 □ да □ нет □ очень помогает □ все равно
3
Рис.4. Значение визуальных моделей для выполнения задания
Результаты анкетирования подтверждают важность использования визуальных моделей для представления, как средств выполнения действий, так и создаваемых иллюстративных образов (см. рис.3, 4). Подготовка материалов для такой визуализации относится к дидактическому моделированию. Боязнь копирования может сдерживать некоторых педагогов от использования в методических указаниях примеров выполнения заданий. Надо отметить, что студенты крайне редко копируют представленные готовые рисунки. В некоторых случаях, связанных с особенностями
53
0 5
95
задания, приходится настоятельно требовать точного выполнения рисунка. Настолько обучающиеся индивидуально подходят к выполнению задания, исходя из скорости выполнения и личностного видения иллюстрации. Кроме того, как правило, студенты творчески подходят и к выбору и выполнению рисунков из индивидуальных заданий. Коэффициент интереса опрошенных к использованию примеров выполнения заданий составил 0,44.
4.Важно ли сохранение промежуточных результатов выполнения задания при создании изображения в векторном графическом редакторе?
Требование применения очередного действия к копии предыдущего действия поначалу вызвало вопросы и недовольство обучающихся. Постепенно они начинали понимать преимущество такого подхода (см. рис.5), особенно старательные и сознательные студенты. Благодаря такому подходу они очень быстро осваивали сложные алгоритмы и могли их осознанно применять при выполнении творческих заданий и без труда их применяли при выполнении индивидуального задания. Коэффициент интереса опрошенных к сохранению промежуточных результатов составил 0,31.
Процентное распределение студентов в зависимости от того, важно ли для них сохранение промежуточных результатов выполнения задания при создании изображения в векторном графическом редакторе
□ важно
□ не важно
□ все равно
□ очень важно
3
50
Рис.5. Значение для обучающихся фиксации алгоритма в его целостности.
5.Что полезно для успешной подготовки и защиты лабораторной работы (указать свой ответ)?
Некоторые студенты старших курсов совмещают учебу с работой и, переходя на «свободное посещение», посещают не все лекции и практические занятия. Этим объясняется высокий процент обучающихся, указавших в качестве определяющего для успешного выполнения лабораторной работы фактор наличия методических указаний к выполнению практических заданий. Если проанализировать все указанные студентами факторы (см. рис.6), то становится понятным, что освоение векторного графического редактора с нуля - нелегкое дело, которое сопряжено с кропотливым трудом и мотивацией обучающихся.
Процентное распределение студентов в зависимости от факторов, с которыми они связывают успешную подготовку и "защиту" лабораторной работы (факторы указаны студентами)
38
3 1
24
□ не определились
□ самостоятельная работа
□ тяжкий труд
□ свободное ПО
□ методичка
□ практика
□ иметь ПО
□ либеральная политика преподавания
□ знание теории
□ интересные задания
□ желание
9
Рис.6. Основные факторы, влияющие на успешную подготовку и «защиту»
лабораторной работы.
6.Помогает ли презентация-знакомство в освоении дисциплины?
Изучение дисциплин начинается с презентации-знакомства, в которой представлены такие разделы, как: цели и задачи дисциплины, требования к начальному уровню подготовки студента, межпредметные связи, структура курса, разделы курса, основные термины и понятия, организация контроля, система оценивания, информационные ресурсы. Презентация нужна большинству студентов (см. рис.7), чтобы понять значение дисциплины, оценить объем и уровень сложности выполняемой работы. Преподавателям также нужна такая презентация, чтобы в ходе обсуждения оценить мотивацию обучающихся, степень готовности их к выполнению намеченного, внести возможные коррективы.
Процентное распределение студентов в зависимости от значения, которое имеет для них презентация-знакомство при освоении учебной дисциплины
Рис.7.Значение презентации-знакомства для обучающихся
7. Как Вы относитесь к использованию схем, обобщающих или поясняющих суть темы учебного содержания?
Как видно из диаграммы (см. рис.8), практически все студенты одобряют использование схем при представлении учебного материала. На обучающихся влияние оказывает наглядность схемы, которая делает новый материал понятным. Но без закрепления материала посредством выполнения операций мыследеятельности, даже схема быстро забывается. Преподаватели используют схемы для целостного представления учебного материала, в надежде, что схема поможет обучающимся в освоении материала и станет ориентировочной основой подготовки ответа. Такое ее значение возможно в том случае, когда схема формируется посредством совместной учебной деятельности обучающихся и преподавателя. Если же схему предлагать в готовом виде, то ее роль снижается из-за отсутствия навыков выполнения
аналитической работы при чтении схемы. Большинство студентов пытаются не понять, а заучить схему. Коэффициент интереса опрошенных к использованию схем составил 0,95.
Рис.8.Отношение обучающихся к схемам, использующимся в учебном
материале
8.Как Вы относитесь к самостоятельному изучению разделов и тем дисциплины?
Половина студентов (см. рис.9) готова к самостоятельному изучению вопросов дисциплины при условии, что материалы им будут предоставлены. В противном случае, обучающиеся жалуются на проблемы, связанные с поиском понятного для них представления учебного материала, особенно, если рассматриваются сложные вопросы. Таким образом, проблема самостоятельного изучения разделов дисциплины может быть решена путем подготовки хороших с дидактической точки зрения учебных текстов. Коэффициент интереса опрошенных к самостоятельному изучению составил 0,17.
Рис.9.Отношение обучающихся к самостоятельному изучению учебного
материала
9.Что полезно для успешной подготовки и сдачи теоретического зачета по дисциплине (указать свой ответ).
Интересно было узнать о тех факторах, с которыми обучающиеся связывают успешность освоения теоретических знаний дисциплины. Основные из них (см. рис.10): наличие «хороших» лекций, трудолюбие и возможность использования дополнительной литературы.
Процентное распределение студентов в зависимости от факторов, лежащих в основе успешной подготовки и сдачи экзамена или теоретического зачета по компьютерной графике (факторы указаны студентами)
9 9
15
□ не определились
□ наличие лекций
□ тяжкий труд
□ структурированность материала
■ понятно и точно объяснять
материал
□ хорошая посещаемость занятий
□ материал связанный только с практикой
□ отсутствие лишнего материала
□ дополнительная литература по дисциплине
Рис.10.Факторы, определяющие успешную подготовку и сдачу экзамена или
зачета по дисциплине
10. Как надо проводить лекции для большей эффективности усвоения учебного материала (указать свой ответ)?
Интересно также было узнать мнение студентов относительно того, как оптимизировать работу на лекциях. Практически все высказанные мнения (см. рис.11) оправданы и позволяют оптимизировать работу в зависимости от особенностей и мотиваций обучающихся. Суть пожеланий такова: повысить мотивацию и активность, заинтересовать, увлечь, вовлечь в деятельность посредством: дисциплины и контроля, выполнения практически значимых заданий, понятного изложения учебного материала. 53% обучающихся учебное значение лекции связывают с качеством слайдов, используемых в презентации, с наличием в ней примеров, а значит, с дидактическим моделированием.
Процентное распределение студентов в зависимости от факторов, которые по их мнению способны оптимимзировать изучение лекционного учебного материала (факторы указаны студентами)
I не определились
I начинать лекцию с контроля по пройденному материалу больше практики
слайды с примерами
I время на запись материала
доп темы и рефераты
I проверять тетради в конце лекции
дисциплина на лекции
I фундам теорет материал, не зав от ПО
внимательно слушать лекцию
вовлечение аудитории в лекцию
заинтересовать студентов
I просто излагать
8
53
Рис.11.Факторы, оптимизирующие изучение лекционного учебного материала
Проведенный опрос позволил преподавателю, с одной стороны, обратить внимание обучающихся на особенности процесса обучения, побудить их к выполнению рефлексии собственной учебной деятельности, продемонстрировать им заинтересованность преподавателя в результатах обучения. С другой стороны - подтвердить правильность основных положений предлагаемой технологии обучения созданию векторной графики. Это необходимость использования дидактического моделирования как средства понятного, наглядно-действенного и логически обоснованного предъявления учебного содержания в
презентациях и методических указаниях: использование в учебном процессе различных информационных моделей (презентация-знакомство, схемы, примеры выполнения действий и заданий, алгоритмы действий в целостности и др.), которые оказывая разное положительное психологическое воздействие на обучающихся, позволяют повысить их мотивацию и активность.
Педагогический эксперимент
ТОЭМ, учитывающую принципы когнитивного обучения, мы считаем эффективной. Для подтверждения гипотезы мы провели формирующий педагогический эксперимент: оценили сформированность академической
компетентности (т.е. умение решать проблемы, рассматриваемые в рамках учебной дисциплины) обучающихся до обучения по рассматриваемой технологии и после двумя способами: при помощи анкетирования и тестирования. В эксперименте участвовало 49 обучающихся. Тест содержал 20 вопросов.
Оценку сформированности академической компетентности обучающихся мы осуществляли по следующим параметрам, предложенным С.Д. Старыгиной: формализационные, конструктивные, исполнительские способности; полнота знаний; целостность знаний [11]. Согласно этим параметрам мы определили набор компетенций (см. табл.3), которые оценивали обучающиеся по пятибалльной шкале при анкетировании.
Таблица 3.
Таблица компетенций, позволяющая оценить уровень академической компетентности, формируемый дисциплинами «Компьютерная графика», _________________«Компьютерная геометрия и графика»____________________
Способности Формируемые компетенции Оценка сформирован ности
1 2 3 4 5
Формализацион- ные Анализировать конкретное задание;
Разделять изображение на примитивы (структурные единицы);
Воспринимать возникновение проблемной ситуации, формулировать проблему;
Решать проблему известным способом и знакомыми инструментами;
Находить новые способы и инструменты решения проблемы путем выдвижения гипотез;
Раскрывать связи между способами, методами, инструментами, свойствами, сравнивая их между собой;
Производить перенос усвоенных знаний на создание новых, индивидуальных и самостоятельных заданий;
Обосновывать, доказывать гипотезу
Конструктивные Создавать мысленный образ изображения, которое надо построить (использовать пространственное представление, образное мышление, творческое воображение, дизайнерские способности)
Понимать и формировать последовательности действий, которые приведут к построению изображения
Корректировать образ и средства построения в процессе реализации
Исполнительские Создать изображение
Понять ошибки или неточности, если они есть
Исправить ошибки или неточности
Полнота знаний Необходимо знать и уметь применять: Понятия
Примитивы
Параметры и свойства примитивов
Инструменты
Методы и способы преобразований
Целостность знаний Знания можно считать целостными, если обучающийся способен сконструировать модель изображения (согласно цели его построения), которую он сможет реализовать с помощью имеющихся у него знаний по дисциплине
Мы получили следующие результаты. Оценка сформированности всех компетенций после обучения стала выше, количество правильных ответов при тестировании после обучения возросло (см. рис.12-14). Без дополнительных исследований можно было бы сделать вывод об эффективности обучения. Кривые распределений изменили форму с симметричной на умеренно-ассиметричную (см. рис.15, рис.16) с большей частотой хороших оценок, вероятно, под воздействием неслучайного фактора - обучения.
20
о 10
Соотношение сформированности академической компетентности до обучения (по результатам анкетирования)
§ 30
□ Формализационные способности
□ Конструктивные способности
□ Исполнительские способности
□ Полнота знаний
□ Целостность знаний
12 3 4
Оценка сформированности
0
5
Рис.12. Диаграмма сформированности у обучающихся академической компетентности по дисциплине «Компьютерная графика» до обучения (по результатам анкетирования).
Соотношение сформированности академической компетентности после обучения (по результатам анкетирования)
Оценка сформированности
□ Формализационные способности
□ Конструктивные способности
□ Исполнительские способности
□ Полнота знаний
□ Целостность знаний
Рис.13. Диаграмма сформированности у обучающихся академической компетентности по дисциплине «Компьютерная графика» после обучения (по
результатам анкетирования).
Соотношение числа правильных ответов при тестировании до обучения и после
25
18 18 19
10
З 4
1 ■ , 0
□ До обучения
□ После обучения
Число правильных ответов при тестировании 1: 1-4; 2: 5-8; З: 9-12; 4:1З-16; 5: 17-21
2
З
4
5
Рис.14. Сравнение результатов тестирования по дисциплине «Компьютерная графика» до обучения и после.
З0 -I
25
І 20
пз
£ 15
10
Соотношение сформированности компетенций, составляющих формализационные способности, до обучения (по результатам анкетирования)
□ Анализировать конкретное задание
□ Разделять изображение на примитивы (структурные единицы)
□ Воспринимать возникновение проблемной ситуации,формировать проблему
□ Решать проблему известным способом и знакомыми инструментами
□ Находить новые способы и инструменты решения проблемы путем выдвижения
2З4 Оценка сформированности
методами, инструментами, свойствами, сравнивая их между собой И Производить перенос усвоенных знаний на создание новых, индивидуальных и
гипотез;
□ Раскрывать связи между способами
5
0
5
самостоятельно выполняемых заданий Обосновывать, доказывать гипотезу
Рис.15. Диаграмма сформированности компетенций, составляющих формализационные способности обучающихся, до обучения (по результатам
анкетирования).
Соотношение сформированности компетенций, составляющих формализационные способности, после обучения (по результатам анкетирования)
□ Анализировать конкретное задание
□ Разделять изображение на примитивы (структурные единицы)
□ Воспринимать возникновение проблемной ситуации,формировать проблему
□ Решать проблему известным способом и знакомыми инструментами
□ Находить новые способы и инструменты решения проблемы путем выдвижения гипотез;
□ Раскрывать связи между способами, методами, инструментами, свойствами, сравнивая их между собой
□ Производить перенос усвоенных знаний на создание новых, индивидуальных и
Оценка сформированности
самостоятельно выполняемых заданий
□ Обосновывать, доказывать гипотезу
Рис.16. Диаграмма сформированности компетенций, составляющих формализационные способности обучающихся, после обучения (по результатам
анкетирования).
Полученные экспериментальные данные были проанализированы с помощью статистических непараметрических критериев. Непараметрическими критериями называют такие приемы обработки экспериментальных данных, которые не рассматривают анализируемое статистическое распределение как функцию, их применение не предполагает предварительного вычисления параметров распределения. Эти критерии сопоставляют порядок расположения и соотношение полученных величин по типу больше - меньше и особенно полезны для малых выборок [12].
Решаемая задача: на одной и той же группе испытуемых произведены два замера некоторого признака - «до обучения» и «после обучения». Можно ли считать обучение эффективным?
Согласно G-критерию знаков, как для анкетирования, так и для тестирования, типичными являются положительные сдвиги (оценки после обучения выше, чем до обучения) и эти сдвиги являются неслучайными, т.е. обучение можно считать эффективным с вероятностью, большей 99 %.
Согласно Т-критерию Вилкоксона, как для анкетирования, так и для тестирования, типичными являются положительные сдвиги (оценки сформированности компетенций и число правильных ответов после обучения выше, чем до обучения) и эти сдвиги более интенсивны, чем сдвиги в нетипичном направлении, что можно утверждать с вероятностью, большей 99 %.
С помощью х2-критерия Фридмана мы определяли, являются ли различия экспериментальных данных, полученные до и после обучения, случайными или нет. Были проанализированы данные для компетенций: понимать и формировать последовательности действий, которые приведут к построению изображения; создать изображение; знать и уметь применять методы и способы преобразований; целостность знаний. Для всех этих компетенций и результатов тестирования с одной и той же вероятностью 99% можно утверждать, что различия между данными до обучения и после обучения значимы и неслучайны, т.е. являются положительным результатом применения в обучении рассматриваемой технологии. Такая вероятность достаточна в педагогических исследованиях, чтобы принять утверждение.
Q-критерий Розенбаума мы применяли для того, чтобы оценить различия в успехах обучения разных групп, обучающихся по рассматриваемой технологии. Оценка проводилась по величине рейтинга, выставленного преподавателем в ходе текущего контроля за успеваемостью. Согласно критерию Розенбаума успехи у первой группы выше, чем у второй, что подтвердилось при сравнении оценок сформированности целостности знаний у обучающихся этих групп, полученных в результате анкетирования.
По результатам тестирования были рассчитаны коэффициенты усвоения по методике А.В. Усовой: до обучения коэффициент усвоения равен 0,41, после обучения - 0,72. Также по формуле А.В. Усовой был вычислен коэффициент успешности технологии обучения, он составил 0,57. Уровень общей информированности, рассчитанный по методике Г.Ф. Карповой и Е.А. Михайлычева, изменился со значения 9,36 (до обучения) до значения 16 (после обучения), т.е. вырос в 1,7 раза.
Таким образом, представленную технологию обучения можно считать эффективной.
Выводы
На наш взгляд, представленная технология соответствует тем инновационным изменениям в обучении, на введение которых указывают теоретики и практики
современного образования [13]: основана на внутренней мотивации самовыражения и саморазвития, предполагает организацию учения как процесс умственного развития, осуществляемый с опорой на структурированное, системное, целостное представление учебного материала, усвоенные знания, алгоритмы учебных действий. Предполагается и далее использовать, изучать и развивать эту технологию в практике обучения, особое внимание уделяя поиску тех когнитивных факторов, учет которых при дидактическом моделировании учебного материала оказывает наиболее существенное влияние на оптимизацию процесса учения каждого обучающегося. Это учет: гендерных особенностей восприятия, обработки, запоминания информации; особенностей мыслительной деятельности, определяемых на основе методик психологического тестирования; особенностей использования различных информационных моделей и визуальных методов представления учебной информации.
Литература
1. Ядровская М.В. Моделирование и педагогические технологии: точки соприкосновения. // Вестник Костромского государственного ун-та им. Некрасова. 2010. Т.16, №2. - C. 289-293.
2. Ядровская М.В. Моделирование как метод обучения информационным технологиям. // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. 2012. №4(65). - С. 121-128
3. Ядровская М.В. Средства моделирования в обучении.// Вестник Якутского государственного ун-та им. М. К. Аммосова. 2010. Т.7, №1. - C.89-954.
4. Фридман Л.М. Наглядность и моделирование в обучении. М.: Знание, 1984. - 80 с.
5. Педагогические технологии. Учебное пособие для студентов педагогических специальностей. / Под ред. В.С. Кукушина. М.: ИКЦ «МарТ»; Ростов-на-Дону: Издательский центр «МарТ», 2004. - 336 с.
6. Кашапов С.М. Акмелогические и психологические механизмы творческого мышления профессионала в контексте метакогнитивного подхода.// Вестник ТвГУ. 2009. № 5. - С. 4-12. URL: Шр://ерпШ5.1уегеи.ги/618/2/Кашапов.р^ (дата обращения: 17.03.2014).
7. Холодная М.А. Психология интеллекта: парадоксы исследования. URL: http://bookz.ru/authors/holodnaa-marina/holodnajama01 .html (дата обращения: 17.03.2014).
8. Лоарер Э., Юто М. Когнитивное обучение: история и методы.
URL: http://evgenysavin.ucoz.ru/load/juto_m_loarer_m_kognitivnoe_obuchenie_istorija _i_metody/6-1-0-51 (дата обращения: 30.03.2014).
9. Loarer E. L'education cognitive : modeles et methodes pour apprendre a penser. // Revue frangaise de pedagogie. 1998 Vol. 122, №122. - P. 121-161. URL: http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/rfp_0556-7807_1998_num_122_1_1141 (дата обращения: 5.05.2014).
10. Ядровская М.В. Моделирование в реализации когнитивного обучения. // Международный электронный журнал "Образовательные технологии и общество (Educational Technology & Society)" - 2012. V.15. - № 2. - С.602-618. URL: http://ifets.ieee.org/russian/depository/v15_i2/html/17.htm. - ISSN 1436-4522.
11. Старыгина С.Д. Проектирование профессиональных дисциплин по направлению «Информационные системы» на основе компетентностного подхода: автореф. дис. канд. пед. наук. Казань, 2008. URL: http://www.dissercat.com/content/proektirovanie-professionalnykh-distsiplin-po-napravleniyu-informatsionnye-sistemy-na-osnove (дата обращения: 7.04.2013).
12. Руденко В.М., Руденко Н.М. Математические методы в психологии: учебник М.: Академвидав, 2009. - 384 с.
13. Селевко Г.К. Современные образовательные технологии. Уч. пособие. М.: Народное образование, 1998. - 249 с.
