CC BY
28
УДК 378
Д. В. Лучанинов
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНТЕРАКТИВНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ
Целью статьи является изучение эффективности использования интерактивных средств обучения при организации занятий дисциплин, посвященных программированию, в дистанционном формате. Различные интерактивные средства широко используются в настоящее время для организации элементов очного обучения, в основном для поддержки и самостоятельной работы студентов. Однако использование этих средств в дистанционном формате, а также исследование возможности расширения и модификации форм занятий в данных условиях представляются достаточно актуальной задачей для изучения. Обучение с применением данных средств проходит в три этапа: подготовительный, процедурный и контрольный. В основе применения таких средств стоит принцип индивидуализированного обучения, в котором каждый студент обучается в рамках собственного графика, получает персональные консультации преподавателя, имеет личное образовательное пространство. В качестве проверки эффективности исследования было организовано обучение по трём дисциплинам: «Технологии программирования», «Человеко-машинное взаимодействие» и «Алгоритмы и структуры данных». Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема являлся экспериментальной базой исследования. Было выявлено, что использование интерактивных средств обучения при организации занятий позволяет увеличить эффективность дисциплин, посвящённых программированию, в дистанционном формате. Результаты исследований показывают, что в экспериментальной группе улучшение составило 30 процентов, в то время как в контрольной группе улучшение дало лишь 17 процентов. Дальнейшие исследования могут быть связаны с использованием подобных систем для наращивания набора средств для обучения, а также создания комплексов задач для поддержки этих средств.
Ключевые слова: интерактивные средства обучения, всепроникающее обучение, социальная сеть, программирование, автоматизированные средства проверки заданий.
DOI: 10.24412/2227-1384-2020-4-84-92
В современном образовании существует множество инструментов для обеспечения поддержки обучения. Часто используются системы для организации среды обучения для контроля образовательной траектории студента [8], также заметно возросло количество автоматизированных сред [7], позволяющих проводить проверку заданий без привлечения преподавателя [1]. Кроме того, существенно вырастает использование мобильных устройств для обеспечения возможности обучения в любом месте, где есть подключение к сети Интернет [3]. Для обеспечения погружения студента в образовательный процесс, при использовании дан-
Лучанинов Дмитрий Васильевич — старший преподаватель кафедры информационных систем, математики и правовой информатики (Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема, Биробиджан, Россия); e-mail: dvluchano@mail.ru.
© Лучанинов Д. В., 2020
84
ных инструментов необходимо учитывать такой параметр, как интерактивность, способность системы реагировать на действия человека [2]. С другой стороны, санитарно-эпидемиологическая ситуация в мире вынудила использовать данные средства в качестве дистанционной формы обучения без возможности очных консультаций. Это, в том числе, стало причиной большого количества разработок в сфере опосредованного общения и коммуникации в сети и проникновения данных систем, в том числе и в образовательную деятельность.
В данной работе речь идёт об особенностях дистанционного обучения студентов ПГУ им. Шолом-Алейхема дисциплинам, посвящённым программированию, и исследовании эффективности данного обучения в сравнении с аналогичным процессом, происходящим в очном формате.
В условиях текущей эпидемиологической ситуации университеты вынуждены были перейти на дистанционное обучение, что повлекло за собой ряд трудностей. Трудности касались как проблем нахождения оптимальных средств для организации онлайн-занятий по дисциплинам, так и переработки материала и заданий для организации этой формы обучения. Невозможность организации лекционных занятий и консультаций в очном формате поставила перед преподавателями сложную задачу донесения информации до студентов. В этих условиях было принято решение собрать комплекс инструментов, позволяющих в короткие сроки организовать коммуникацию со студенческими группами, реализовать практические задания и проверку знаний студентов.
В результате анализа было выявлено, что при любом обучении существует инвариантный набор образовательных средств [4 — 6, 9]. Их использование имеет достаточно большую историю, поэтому существует уже устойчивый комплект компонентов курса. Необходимо отметить, что в данном случае идёт речь о цифровых средствах и инструментах, впрочем, аналоговые средства вполне поддаются оцифровке. В общем виде в данный список входят:
1. Лекционные занятия: текст с возможным гипертекстом, видео с метками по времени, аудиозапись;
2. Набор тестовых заданий: тренировочные тесты, тесты на прохождение контрольных точек, контрольные тесты;
3. Практические задания в большом разнообразии в зависимости от преподаваемого предмета и подхода.
Кроме того, при конструировании образовательного процесса для большинства курсов требуется личный кабинет пользователя, место, где собираются данные о его достижениях и тех работах, которые ему необходимо выполнить. Также необходимо место централизации всех компонентов, описанных выше, для получения внешне единой логически взаимосвязанной структуры. Данный перечень послужил основой для дальнейшей подготовки курсов.
85
В качестве средства как центрального узла для взаимодействия со студентами была выбрана социальная сеть. Большинство социальных сетей на данный момент имеют большое количество функций для организации групповой деятельности, такие как «Беседа», «Сообщество» и т. д. Кроме того, в них существует возможность закрепления или загрузки мультимедиа файлов, то есть существует возможность хранения материалов в пределах одного ресурса. В рамках данного исследования было подготовлено сообщество для координирования и поддержки группы студентов по трём дисциплинам, поэтому сообщество стало узлом взаимодействия преподавателя этих дисциплин со студентами (рис. 1).
Рис. 1. Организация работы в социальной сети ВКонтакте
Средствами социальной сети при дополнении системой видеохостинга УоиТиЪе были организованы трансляция и сохранение этих записей для студентов, которые по тем или иным причинам не смогли посе-
86
тить занятия. Обычно для этого используется два вида средств: предварительно записанное видео и трансляции (стримы). В первом случае разумно применять программы записи, например, OBS (Open Broadcasting Software) Studio, в которых есть возможность настройки различных элементов для вывода, например, web-камера, их порядок и визуальные эффекты. Кроме того, для консультаций и тестирований были использованы системы Zoom и Skype (рис. 2).
Немда S Ммя выгодного файла: ошрш.то
рграничрняр по плмяти: '¿Ч, цега&айт
На в* од лроерлмие псдлотгя <тро«и. содержании ««манды. кд*д» стрем (одержит одну «ou J иду. Коиаида — »ro либо Л--, либо -'. Команда "• лГомммтдобавлетевстмнислаЛГ. по модулю не превышающего 10s Команда -"означает изъятие злемента из стека. Гарантируется, что не происходит ишлечеиия hi пустого стш. Гарантируется. Hfo рашер стека я процесс* выполнений команд не
Рис. 2. Трансляция в сообществе социальной сети с помощью OBS Studio
Во многом обучение программированию связано с отработкой большого количества примеров, связанных с применением тех или иных алгоритмов и алгоритмических конструкций. В рамках данного подхода разумно использование автоматизированной системы для проверки решений задач. Каждое задание в соответствии со стандартом, используемым, например, в системе олимпиадного движения ICPC, состоит из нескольких пунктов (рис. 3).
- условие задачи, в котором описывается легенда, максимально возможно ёмкая и непротиворечивая, дающая полную информацию о том, что необходимо запрограммировать;
- типы данных, использующиеся при решении и, соответственно, при проверке задачи;
- тестовые примеры для проверки студентом до непосредственной загрузки решения задачи в систему.
В процессе обучения студенты получают баллы за выполненные задания, если задание выполнено неправильно, система выдаёт поясняющую ошибку, например, что программа превысила лимит по времени или памяти. В течение всего периода обучения преподаватель находится в режиме тьютора (Woods, 2020) через социальную сеть, помогая студентам в сложных ситуациях по вопросам дисциплины.
87
Рис. 3. Задание в системе Steach.space
В качестве проверки эффективности использования интерактивных средств для обучения в рамках дисциплин, связанных с программированием, в 2019-2020 учебном году было организовано обучение по трём дисциплинам: «Технологии программирования», «Человеко-машинное взаимодействие» и «Алгоритмы и структуры данных». Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема являлся экспериментальной базой исследования. В качестве эксперимента была выбрана группа первого курса направления «Информационные системы и технологии». В эксперименте участвовало 14 студентов в экспериментальной группе и 18 студентов в контрольной группе. Контрольная группа проходила обучение осенью 2019 года в условиях очного обучения при поддержке интерактивных средств обучения. Экспериментальная группа проходила обучение в условиях дистанционного обучения с использованием социальной сети ВКонтакте в качестве информационно-коммуникационного узла и систем автоматизированной проверки заданий. Для эксперимента было подготовлено сообщество, в котором были представлены материалы по следующей схеме: по двум дисциплинам были выставлены системы с автоматизированной проверкой заданий, для одной дисциплины материалы были размещены непосредственно внутри сообщества. Кроме того, была выставлена ссылка на
88
балльно-рейтинговую систему, где студенты могли отслеживать заработанные баллы по дисциплинам (рис. 4).
^^^ программирования'
^^ Балльно : [' ] )
Рис. 4. Ссылки на дисциплины в сообществе социальной сети ВКонтакте
Обучение с применением интерактивных средств с целью проверки их эффективности проходило в три этапа: подготовительный, процедурный и контрольный.
На подготовительном этапе проводилось входное тестирование для каждой группы студентов, тесты были составлены исходя из последующего материала для оценки уже имеющегося компетентностного багажа. После этого была проведена работа по обучению применения студентами интерактивных средств, с которыми они будут работать. Для контрольной группы эти средства были представлены в качестве очного программного обеспечения, систем автоматизированного проверки заданий, причём было указано, что они имеют возможность использовать их вне университета для решения задач. Для экспериментальной группы, кроме этих средств, были представлены отдельные средства для коммуникации с преподавателем, организации групповой работы в режиме онлайн при поддержке преподавателя, правила работы в социальной сети.
На процедурном этапе был произведён процесс обучения, особенности которого указаны выше.
На контрольном этапе было произведено итоговое оценивание, которое позволило определить количественно изменения в процессе обучения. Технически как входное, так и итоговое тестирование проходили средствами системы МооШе, вопросы для обеих групп были идентичны.
При оценке студентов использовалась стобалльная система. Все студенты, согласно оцениванию, распределялись на три группы согласно уровню их подготовки, низкий (меньше 33 баллов), средний (34 — 66 баллов), высокий (больше 67 баллов) по результатам тестирования. Так как в процессе исследования проводилось сразу три дисциплины, в качестве баллов по каждому студенту использовалось среднее значение трёх результатов тестирования. Результаты исследования представлены на рис. 5.
89
100К ЗОИ 60Й 4-0W 20% OK
и экспериментальной группах
Результаты исследований показывают, что в экспериментальной группе улучшение составило 32 процента, в то время как в контрольной группе улучшение дало лишь 20 процентов. Кроме того, следует отметить значительное уменьшение количества студентов в низкой группе, что говорит о позитивном мотивационном аспекте при данном подходе к онлайн-обучению.
Использование интерактивных средств для обучения в рамках дисциплин, связанных с программированием, показывает свою эффективность, особенно в ситуациях, когда непосредственный образовательный процесс ограничен или невозможен. Системы автоматизированной проверки заданий позволяют поддерживать интенсивность образовательного процесса, использование подхода поддержки обучения по модели тьютора позволяет избежать большинства проблем с мотивацией студентов. Необходимо особо отметить, что применение этих средств позволяет более эффективно обучать студентов низкого уровня подготовки, оставляя студентов высокого уровня на поступательной траектории профессионального развития. Дальнейшие исследования могут быть связаны с использованием подобных систем для наращивания набора средств для обучения, а также создания комплексов задач для поддержки этих средств. Также развитие использования интерактивных средств может быть связано с углублением и автоматизацией текстовых и визуальных работ студентов.
Список литературы
1. Alkaria R. A. The Effect of In-Service Training of Computer Science Teachers on Scratch Programming Language Skills Using an Electronic Learning Platform on Programming Skills and the Attitudes towards Teaching Programming // Journal of Education and Training Studies. 2011. Т. 5. № 11. С 1 — 12.
Результаты эксперимента
Контэ. гэ. до Ко-тр. гр. после Энспер. гр. до Экспер. гр. после ■ Низкий Средний ■Высокий Рис. 5. Результаты исследования в контрольной
90
2. Combéfis S., Beresnevicius G., Dagiené V. Learning programming through games and contests: overview, characterisation and discussion / / Olympiads in Informatics. 2016. Т. 10. № 1. С. 39-60.
3. Jones V., Jo J. H. Ubiquitous learning environment: An adaptive teaching system using ubiquitous technology. Beyond the comfort zone / / The 21st ASCILITE Conference. 2014. № 468. С. 474.
4. Liu Z. Y., Lomovtseva N., Korobeynikova E. Online Learning Platforms: Reconstructing Modern Higher Education / / International Journal of Emerging Technologies in Learning. 2020. Т. 15. № 13. С. 4-21.
5. Piteira M., Costa C. J., Aparicio M. Computer programming learning: how to apply gamification on online courses? / / Journal of Information Systems Engineering & Management. 2018. Т. 3. № 2. С. 11.
6. Smyk A. F., Tkacheva T. M., Portnov Y. A. New digital technologies of training in the transport education / / IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Т. 832. № 1. P. 012068. DOI: 10.1088/1757-899X/832/1/012068
7. Steach.space - Платформа для обучения языкам программирования [Электронный ресурс]. URL: steach.space (дата обращения 18.11.2020).
8. Verdú E. A distributed system for learning programming on-line / / Computers & Education. 2012. Т. 58. № 1. С. 1- 10.
9. Watanobe Y., Chowdhury I., Cortez R., Vazhenin A. Next-Generation Programming Learning Platform: Architecture and Challenges / / SHS Web of Conferences. 2020. № 77. P. 01004. DOI: 10.1051/shsconf/20207701004.
10. Woods K. The Development and Design of an Interactive Digital Training Resource for Personal Tutors / / Frontiers in Education. 2020. № 5. С. 100.
■к -к -к
Luchaninov Dmitry V.
USING INTERACTIVE TOOLS FOR ORGANIZING DISTANCE LEARNING
(Sholom-Aleichem Priamursky State University, Birobidzhan, Russia)
The purpose of the article is to study the effectiveness of using interactive teaching tools when organizing lessons in programming disciplines in a distance format. Various interactive tools are widely used to organize elements of face-to-face learning, mainly for support and students' self-study. However, the use of these tools in a distance format, as well as the study of the possibility of expanding and modifying the forms of classes in these conditions, seem to be quite an urgent task for study. Training using these tools takes place in three stages: preparatory, procedural and control. The tools application is based on the individualized learning, in which each student learns within his own schedule, receives personal advice from a teacher, and has a personal educational space. To test the effectiveness of the study, training was organized in three disciplines such as Programming Technologies, Human-machine Interaction and Algorithms and Data Structures. Sholom-Aleichem Priamursky State University was the experimental base of the research. It was found out that the use of interactive teaching tools in the organization of classes could increase the effectiveness of disciplines on programming in a distance format. Research results improved by 30 percent in the experimental group, while the results of the control group improved by only 17 percent. Further research can be related to the use of such systems to build up a set of training tools, as well as to create sets of tasks to support these tools.
Keywords: interactive training tools, ubiquitous learning, social network, programming, automated problem verification tools.
DOI: 10.24412/2227-1384-2020-4-84-92
91
References
1. Alkaria R. A. The Effect of In-Service Training of Computer Science Teachers on Scratch Programming Language Skills Using an Electronic Learning Platform on Programming Skills and the Attitudes towards Teaching Programming, Journal of Education and Training Studies, 2011, vol. 5, no. 11, pp. 1—12.
2. Combéfis S., Beresnevicius G., Dagiené V. Learning programming through games and contests: overview, characterisation and discussion, Olympiads in Informatics, 2016, vol. 10, no. 1, pp. 39—60.
3. Jones V., Jo J. H. Ubiquitous learning environment: An adaptive teaching system using ubiquitous technology. Beyond the comfort zone, The 21st ASCILITE Conference, 2014, no. 468, p. 474.
4. Liu Z. Y., Lomovtseva N., Korobeynikova E. Online Learning Platforms: Reconstructing Modern Higher Education, International Journal of Emerging Technologies in Learning, 2020, vol. 15, no. 13, pp. 4 — 21.
5. Piteira M., Costa C. J., Aparicio M. Computer programming learning: how to apply gamification on online courses?, Journal of Information Systems Engineering & Management, 2018, vol. 3, no. 2, p. 11.
6. Smyk A. F., Tkacheva T. M., Portnov Y. A. New digital technologies of training in the transport education, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, vol. 832, no. 1, p. 012068. DOI: 10.1088/1757-899X/832/1/012068
7. Steach.space — Platforma dlya obucheniya yazykam programmirovaniya (Platform for learning programming languages). Available at: steach.space (Accessed 13 August 2020).
8. Verdú E. et al. A distributed system for learning programming on-line, Computers & Education, 2012, vol. 58, no. 1, pp. 1 — 10.
9. Watanobe Y., Chowdhury I., Cortez R., Vazhenin A. Next-Generation Programming Learning Platform: Architecture and Challenges, SHS Web of Conferences, 2020, no. 77, p. 01004. DOI: 10.1051/shsconf/20207701004.
10. Woods K. The Development and Design of an Interactive Digital Training Resource for Personal Tutors, Frontiers in Education, 2020, no. 5, p. 100.
* * *
92
