Проектирование электронного учебного курса по математике в системе Blackboard Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

Проектирование электронного учебного курса по математике в системе Blackboard

Устюжанина Татьяна Николаевна к.п.н., доцент кафедры естественнонаучных и гуманитарных дисциплин, Зеленодольский институт машиностроения и информационных технологий (филиал)

КНИТУ им.А.Н. Туполева-КАИ, ул.Гастелло, 4, г.Зеленодольск, республика Татарстан, 422540, (84371)42617

ustyuzhanina t n@mail.ru

Аннотация

В статье подробно раскрывается вопрос проектирования электронного учебного курса в системе Blackboard. на примере дисциплины «Линейная алгебра и аналитическая геометрия».

The article deals with the issue of designing e-learning course in the Blackboard LMS on the example of discipline "Linear algebra and analytical geometry".

Ключевые слова

образовательные технологии, электронное обучение, система Blackboard educational technology, e-learning, Blackboard LMS

Введение

Стремительное развитие информационно-компьютерных технологий неизбежно приводит к их внедрению в систему высшего образования. Наряду с традиционными методами обучения всё большую привлекательность приобретают методы электронного обучения. Электронное обучение (от англ. Electronic Learning (е-learning)) - предоставляет широкие возможности дистанционного обучения посредством Интернет- и мультимедиа-технологий. Такое обучение является предпочтительным для получения и пополнения знаний или повышения квалификации. В случае территориальной удаленности от учебного заведения или при отсутствии физической возможности для лиц с ограниченной свободой перемещения электронное обучение является особенно актуальным [1].

К достоинствам электронного обучения относится доступность разнообразных образовательных ресурсов, а также возможность приобретения обучаемыми навыков самостоятельной работы [2]. Несмотря на эти преимущества, в чистом виде электронное обучение в России используется мало. Однако такое обучение интегрируется с традиционным процессом обучения и стремительно развивается.

Системы электронного обучения (Blackboard, Moodle, ILIAS, Sakai, Claroline) широко используются в учебных заведениях зарубежных стран. Актуальность данной статьи обусловлена тем, что и учебные заведения России нарастающими темпами внедряют системы электронного обучения в образовательных процесс. Например, в Казанском национальном исследовательском техническом университете им.А.Н.Туполева-КАИ (Татарстан, г.Казань) успешно применяются системы электронного обучения Blackboard (рис.1) и Moodle.

Войти.используя

Предварительный просмотр в качестве гостя

Рис. 1. Вход в систему электронного обучения Blackboard в КНИТУ-КАИ

Электронный учебный курс (ЭУК) - это обучающая программная система комплексного назначения, обеспечивающая непрерывность и полноту дидактического цикла процесса обучения [3]. ЭУК содержит нормативную документацию (рабочую программу, фонд оценочных средств), информационное обеспечение (основную, дополнительную литературу и электронные источники информации), учебный материал (теоретический, практический, тестовый и др.), необходимые для обеспечения учебной деятельности и контроля знаний. Это программно-методический комплекс, обеспечивающий возможность самостоятельно или с помощью преподавателя освоить учебный курс посредством компьютера.

Новизна данной работы заключается в том, что электронный учебный курс курс в Blackboard LMS (Learning Management Systems) «Линейная алгебра и аналитическая геометрия» для студентов, обучающихся по направлению 38.03.01 «Экономика», является авторским, разработан нами впервые и не имеет аналогов.

Цель разработки электронного курса привела к решению следующих научно-практических задач:

1) изучить возможности системы управления обучением Blackboard в соответствии с траекторией обучения;

2) разработать и реализовать проект электронного учебного курса;

3) апробировать курс, выявить возможные неточности и недостатки;

4) пройти обязательную экспертизу курса для его включения в каталог электронных курсов учебного заведения с дальнейшим внедрением в образовательный процесс.

Возможности системы обучения Blackboard

Система управления обучением Blackboard (рис.2) является одним из видов электронного обучения и предоставляет пользователям системы широкие возможности в обучении [4]. Среди них можно отметить следующие: опции создания и администрирования своего курса, ведение электронного журнала посещаемости и успеваемости, разработка заданий и тестов с возможностью их статистической обработки. Автор курса, наделенный правами его администрирования, может объединять пользователей в группы, предоставлять и ограничивать доступ к курсу отдельным пользователям или группам. Пользователи - студенты, записанные на курс, имеют возможность обмениваться сообщениями друг с другом, задавать вопросы преподавателю в блоге, использовать онлайн-форум.

Мое учреждение Курсы Сообщество Service Desk Техподдержка.Сшйе to

Страница успешно изменена.

Мое учреждение Панель мониторинга уведомлений

Мои объявления

опросам работы в LMS Blackboard. За последние у дней никаких Ki

Персонализировать страницу

Курсы, в которых вы: Инструктор Б1.Б.07.01 Линейная алгебра и аналитичеа (38.03.01 Экономика)

Инструктор: Устюжанина Татьяна Николаевна

Рис. 2. Пример начального окна системы Blackboard

Другими возможностями системы являются: централизованное хранение и предоставление доступа к учебной информации, а также контроль и анализ результатов обучения; предоставление качественных учебных материалов в различных форматах; встраивание в курс содержимого внешних источников (YouTube, Flickr, Pearson и др.); проверка выполненных работ на плагиат; учет индивидуальных особенностей пользователей при проведении тестового контроля по уровням сложности; доступ с мобильных устройств.

Проектирование электронного учебного курса в системе обучения Blackboard

Проектирование ЭУК начинается с определения траектории обучения в соответствии с Федеральными государственными образовательными стандартами (ФГОС) и учебным планом по направлению подготовки. По выбранной траектории обучения составляется и утверждается рабочая программы учебной дисциплины и формируется фонд оценочных средств. На следующем технологическом этапе решается дизайнерская задача превращения методической разработки в пользовательский интерфейс курса и реализация функциональной структуры курса с учетом дополнительных возможностей электронного курса.

Автор курса самостоятельно конструирует структуру ЭУК (рис.3), наполняя содержимое необходимой учебной информацией (тексты, графика, анимация, аудио -и видеофрагменты) и устанавливая связь между элементами курса.

Б1.Б.07.01 Линейная й алгебра н аналитическая геометрия (38.03.01 Экономика}

Информация о курсе

Метаданные

Автор и преподаватель курса

Объявления курса Материалы по курсу

Методические рекомендации по работе с электронным курсом

Глоссарий

Рабочая программа

Информационное обеспечение курса

Вопросы к экзамену

Содержимое курса

Раздел 1. Линейная алгебра

Тема 1.1 Элементы матричной алгебры

Тема 1.2. Элементы линейной алгебры

Тема 1.3 Элементы векторной алгебры

Раздел 2. Аналитическая геометрия

Тема 2.1 Аналитическая геометрия Прямая и плоскость

Тема 2.2. Аналитическая геометрия на плоскости Кривые второго порядка

Тема 2.3. Аналитическая геометрия в пространстве Поверхности второго порядка

Рис. 3. Структура ЭУК

Рассмотрим подробно структуру и содержание учебного курса.

Раздел «Информация о курсе» содержит метаданные ЭУК; личные данные об авторе и преподавателе курса и объявления курса.

Метаданные включают аннотацию к рабочей программе учебной дисциплины, данные о структуре, содержании курса и форме контроля, а также ключевые слова и ссылку на контактные данные автора ЭУК.

Контактные и личные данные автора курса указаны во вкладке Автор и преподаватель курса.

Объявления, актуальные для электронного курса, размещаются в соответствующей вкладке Объявления курса.

Раздел «Материалы по курсу» содержит методические рекомендации по работе с электронным курсом, глоссарий, рабочую программу, информационное обеспечение курса и вопросы для подготовки к промежуточной аттестации.

Методические рекомендации по работе с электронным курсом содержат общие рекомендации, направленные на успешное освоение студентами материалов курса.

Глоссарий содержит математические понятия и термины, используемые при изучении курса (рис.4).

Рис. 4. Словарь терминов

Утвержденная рабочая программа учебной дисциплины или модуля в формате pdf представлена во вкладке Рабочая программа.

Информационное обеспечение курса содержит данные об основном, дополнительном и электронном обеспечении курса. Основное информационное обеспечение включает учебник с лекциями, практикум с заданиями и фонд оценочных средств. Дополнительное информационное обеспечение содержит объекты гибридных веб-приложений - презентации SlideShare. Электронное информационное обеспечение содержит ссылки на ресурсы электронных библиотечных систем.

Во вкладке Вопросы к экзамену представлен перечень вопросов для подготовки к промежуточной аттестации.

Раздел «Содержимое курса» включает методические рекомендации по изучению тем, методические разработки лекционных и практических занятий, дополнительные видеоматериалы и тесты.

К каждой из изучаемых тем прилагаются:

1) методические рекомендации по изучению темы (рис.5);

Тема 1.1. Элементы матричной алгебры

Построить содержимое >

Средства V Содержимое партнера >

Методические рекомендации по изучению темы

При освоении темы необходимо:

1. внимательно изучить учебные материалы теоретического курса:

2. при необходимости дополнительно ознакомиться с учебными видеоматериалами (не является обязательным);

3. выполнить упражнения по теме;

4. сдать первую часть типового расчета "Матричная, линейная и векторная алгебра": Б. пройти тест для самоконтроля

Рис. 5. Методические рекомендации к теме

2) материалы для лекционных и практических занятий; методические рекомендации по самостоятельной работе (рис.6);

Соде ржа ние тем ы

Содержание аудиторных занятий Самостоятельная работа студентов

Содержание темы лекции практические содержание _

Матрицы: определение, обозначение, классификация Алгебра матриц, свойства операций над матрицами. с. 7-13 практикум 1-2 с. 6-10 упражнения к разделу 11 типовой расчет «Матричная.

линеиная и векторная 10

Определитель первого, второго, третьего и п-го порядка: определение, обозначение, правила вычисления Свойства определителя. Миноры и алгебраические дополнения. Разлсвкение определителя по элементам строки (столбца), вычисление определителя. Определитель произведения матриц. Квадратная матрица, обратная матрица, условия существования обратной матрицы. лекция 2 с.17-20 практикум 3-4 с. 16-18 упражнения к разделу 1.3 задания 1-2

Рис. 6. Содержание темы

3) дополнительные видеоматериалы (рис.7);

Рис. 7. Учебные видеоматериалы

(рис.8);

К отдельным темам прилагаются:

1) контрольные вопросы к теме и задания на расчетно-графическую работу

Контрольные вопросы к теме

Прикрепленные файлы: Q Образец.рсй Q (189.624 Кб)

1. Дать ответ на контрольный вопрос к теме по варианту, вьщанному преподавателем.

2. Оформить ответ на вопрос в виде файла формата *'.doc или * pdf по приложенному образцу.

3. Отправить файл на проверку преподавателю, прикрепив к данному заданию.

Контрольные вопросы:

1. Обзор цилиндрических поверхностей.

2. Эллиптический циличд: уравнение поверхности и схематический чертёж.

3. Гиперболический цилиндр: уравнение поверхности и схематический чертёж.

4. Параболический цилиндр: уравнение поврхности и схематический чертёж.

5. Классификация поверхностей вращения.

В. Сфера: уравнение поверхности и схематический чертёж.

7. Трёхосный эллипсоид: уравнение поверхности и схематический чертёж.

8. Однопал остный гиперболоид: уравнение поверхности и схематический чертёж.

9. Двупол остный гиперболоид: уравнение поверхности и схематический чертёж.

10. Эллиптический параболоид уравнение поверхности и схематический чертёж.

11. Гиперболический параболоид: уравнение поверхности и схематический чертёж.

12. Коническая поверхность. Конус второго порядка: уравнение поверхности и схематический чертёж.

Рис. 8. Перечень контрольных вопросов к теме

2) тесты для самоконтроля.

С целью контроля знаний в ЭУК разрабатываются и размещаются тесты, в том числе, совместимые с мобильными устройствами (рис.9).

Рис. 9. Тестовый контроль

При разработке тестов в ЭУК по математическим дисциплинам к достоинствам относится разнообразие видов вопросов, предлагаемых в раскрывающемся меню «Создать вопрос» (рис.10).

Создать вопрос V

Вопрос, треВующий постановки

Вопрос с вычисленной

Запрос ввода пропущенного

Запрос вы&ора варианта ответа Запрос выбора пропущенного

Запрос вычисленного числового

Запрос многократного ввода пропущенного текста

Запрос нескольких ответов

Ответ, ограниченный по длине Шкала мнения/шкала Лайкерта

Рис. 10. Инструментарий системы для создания тестов

Рассмотрим все виды вопросов, предлагаемые для создания тестов по математическим дисциплинам.

■ Быстрые переходы. Вопрос предполагает выбор правильной области на изображении, заданном в тексте вопроса. Например, «указать промежуток убывания функции, изображенной на рис.11».

-4- 1

1

4 3 ц 1 \ /

\ /

4

Рис. 11. График функции

■ Вопрос, требующий постановки вопроса. Такой вопрос в качестве ответа требует вопросительной формулировки, которая начинается с заданного вопросительного слова. Приведем пример. «Это направленный отрезок, для точек которого указаны начало и конец. Задайте вопрос к этому определению, используя вопросительное слово «что». Ответом к такому заданию будет служить вопрос «Что такое вектор?». Этот вид вопроса полезен при составлении тестов по иностранным языкам.

■ Вопрос с вычисленной формулой. Текст вопроса содержит переменные величины, меняющиеся для каждого пользователя. Такой вопрос подразумевает составление функции нескольких переменных, значения которой зависят от входящих в неё аргументов. «Стоимость единицы продукции первого вида составляет [х] тыс. руб., второго вида - [у] тыс. руб. Найти значение целевой функции, определяющей прибыль от продажи 2,5 тыс. единиц продукции второго вида и 3 тыс. единиц продукции первого вида». Формулой ответа является функция

/(х, у) = 3000- X + 2500- у. Количество вариантов задания соответствует числу наборов ответа, определяемых преподавателем - автором теста. Например, при числе наборов ответа, равном десяти, составится 10 формулировок вопроса, различных для десятка студентов.

■ Запрос ввода пропущенного текста. Такой вопрос предполагает ввод пользователем пропущенного текста и оценивается на основе полного или частичного соответствия правильному ответу. При оценке ответа студента учитывается регистр и орфография. «Уравнение, связывающее аргумент, функцию и её производную, называется ? уравнением». Ответ на этот вопрос учитывает регистр строчных букв, окончание и наличие орфографических ошибок в слове «дифференциальным».

■ Запрос выбора варианта ответа. Такой вид вопросов является одним из распространенных и предполагает выбор единственного верного ответа из множества

1

предложенных. Например, «найти значение определённого интеграла | X2 dx».

0

■ Запрос выбора пропущенного текста. Такой вопрос предполагает выбор пользователем пропущенного текста в строгой последовательности из предложенных вариантов. При оценке ответа учитывается только правильный порядок расстановки пропущенного текста. «При решении СЛАУ методом Крамера необходимо сначала [1] и [2], затем [3] и, наконец, [4]». Ответ на этот вопрос учитывает строгую последовательность действий: [1] вычислить основной определитель; [2] найти вспомогательные детерминанты; [3] подставить полученные значения в формулы Крамера и найти решение системы; [4] выполнить проверку полученного решения.

■ Запрос вычисленного числового ответа. Вопрос является аналогичным вопросу с запросом ввода пропущенного текста. На такой вопрос требуется ввести с клавиатуры правильный числовой ответ, найденный письменно или устно. «Найти

л. х2 — 4

значение предела функции 1гт -». Численное значение «4» вводится

х^2 х — 2

вручную в специально отведенном поле для ответа.

■ Запрос многократного ввода пропущенного текста. Текст вопроса содержит переменные в квадратных скобках, на месте которых пользователю необходимо ввести пропущенный текст. «Для нахождения корней квадратного уравнения сначала нужно вычислить [1], затем сделать вывод о количестве [2] квадратного уравнения и, наконец, найти корень (корни) с использованием соответствующей [3]». Ответ на вопрос оценивается на основе полного или

частичного соответствия правильному ответу с учетом регистра и орфографии: [1] дискриминант; [2] корней; [3] формулы.

■ Запрос нескольких ответов. Такой вопрос предполагает выбор нескольких правильный ответов из множества предложенных. Например, в задании «выбрать все утверждения, справедливые для функции, изображенной на рис.6» правильными ответами являются: функция нечётная; функция имеет корень в начале

координат; функция убывает на интервале (— 1,1). Ответ «функция чётная»,

предложенный в числе всех вариантов ответа, является неверным.

■ Запрос ранжирования. Ответ на вопрос предполагает расстановку ряда элементов в правильном указанном порядке (например, по возрастанию или убыванию числовых значений). Для ответа на вопрос требуется предварительное

решение. К примеру, в задании «расставить определенные интегралы

1

J х dx,

1 1 J х dx, J

2 х dx

i

JX2 dx в порядке возрастания их числовых значений»

1 1

правильным порядком ранжирования будет: 1. Jx dx = 0 , 2. Jx

dx = — 3

3.

Jx dx = — и 4. —2x2 dx = — . 0 2 0 3

■ Запрос файла. Ответ на вопрос оценивается преподавателем вручную и предполагает добавление студентом (пользователем) файла со своего компьютера, из сети или из Content Collection, удовлетворяющего предъявляемым требованиям по формату и размеру. Например, для ответа к заданию «привести пример графика квадратичной функции» необходимо добавить любой графический файл с расширением jpg, bmp, png или gif, содержащий изображение квадратичной функции

f (x) = a • x 2 + b • x + С. В частности, правильным ответом является файл с

графиком функции f (x )= x2 (рис.12). Допускается в качестве правильного ответа фото графика квадратичной функции, построенного схематично вручную.

о

и

о

о

—

о

1

Рис. 12. График квадратичной функции

■ Или. Ответ на вопрос содержит только два параметра: пары да / нет, правильно / неправильно, согласен / не согласен. Например, положительный ответ является правильным к вопросу «верно ли, что неопределенный интеграл

Jex ■ sinX dx вычисляется методом интегрирования по частям?»

■ Истина /ложь. В отличии от предыдущего вопроса, ответ содержит только два варианта: истина или ложь. Такие вопросы удобны для постановки задач математической логики. Например, в задании «найти значение формулы q = a v b, если a и b одновременно ложны», правильным ответом является «ложь».

■ Ответ, ограниченный по длине. Такой вопрос подразумевает в качестве ответа пользователя введение в специально отведенном поле текста, ограниченного по длине. Ответ оценивается преподавателем вручную. Например, к заданию «Что такое матрица?», необходимо дать определение и привести примеры. К вопросу можно приложить образец для выполнения. «Матрица размерностью m х n - это прямоугольная таблица, содержащая m строк и n столбцов:

=

a,

a,,

a,

a,,

a , a .

mi m2

a

a

a

».

■ Соответствие. Ответ на вопрос требует установить соответствие элементов в одном столбце элементам в другом столбце. Для усложнения вопроса можно установить разное количество элементов вопроса и ответа. Например, в задании «установить соответствие элементов», правильным ответом будут

соответствующие пары:

2

матрица;

2 2

- детерминант;

D = b2 — 4a ■ c - дискриминант; a = {2, 3} -

вектор.

2

■ Шкала мнения / шкала Лайкерта. Вопрос чаще всего используется в опросах и предназначен для измерения установок или реакций с помощью сравнительной шкалы. Пользователь выбирает ответ из нескольких вариантов, представляющих установку или реакцию. Такие вопросы не нашли применение к математическим дисциплинам.

■ Эссе. Такой вопрос подразумевает в качестве ответа пользователя написание сочинения небольшого объема по указанной теме. Ответ оценивается преподавателем вручную. Например, в задании «Для чего нужна математика?» необходимо написать эссе с примерами из жизни. В качестве справочного материала можно приложить образец для выполнения. «Математика - царица наук. Математические головоломки - это гимнастика для ума. Математика развивает память, логику, мышление. Она учит анализировать и делать выводы. Каждый из нас ежедневно сталкивается с математикой: в университете или на работе, в магазине или ресторане, на заправке или в банке».

Наряду с вышеуказанными разделами в ЭУК активированы «Средства взаимодействия», включающие журнал, блог и форум. Например, во вкладке Журнал можно разместить в формате хк и ежемесячно обновлять Журнал учета успеваемости и посещаемости, содержащий сведения о пропусках и достижениях студентов. Вкладка Блог является открытым средством общения. К примеру, блог «Математика в вопросах и ответах» предназначен для общения студентов с преподавателем и студентами по вопросам математики. Форум предназначен для организации обсуждений студентов по научной тематике.

Апробирование электронного учебного курса в системе обучения Blackboard

Проведению обязательной экспертизы электронного курса предшествует этап апробации курса с целью выявления возможных неточностей и недостатков. На электронный курс загружается учебная группа, которая в течение семестра проходит обучение по курсу в тестовом режиме. Для повсеместного пользования системой Blackboard предназначено мобильное приложение «Blackboard MobileLearn» (рис.13).

<r Blackboard :

MobileLearn

Рис. 13. Загрузочный интерфейс мобильного приложения

Приложение является бесплатным и доступно в Play Маркет. Каждый пользователь в своей учетной записи получает доступ ко всем разделам электронного курса. К примеру, с помощью приложения можно легко получить доступ к учебной литературе в формате pdf (рис.14).

Рис. 14. Пример вкладки в мобильном устройстве

Найденные в ходе обучения ошибки или опечатки незамедлительно устраняются. Как правило, неточности возникают при наборе материала в текстовом редакторе и легко поддаются редактированию.

Экспертиза электронного учебного курса

Электронные учебные курсы, разработанные и размещенные в системе Blackboard, подлежат дальнейшей экспертизе качества. В ежегодные рейтинговые показатели преподавателя и отчетные показатели вуза включаются только ЭУК,

прошедшие экспертизу и размещенные в каталоге образовательных учебных курсов КНИТУ-КАИ.

Процедура экспертизы качества проходит в два этапа. Внутренняя экспертиза проводится экспертной комиссией из числа компетентных и квалифицированных кадров. При проведении внутренней экспертизы автор презентует разработанный ЭУК и получает оценку, зафиксированную в экспертном заключении комиссии. Положительная оценка внутренней экспертизы является основанием для проведения внешней экспертизы.

Внешняя экспертиза проводится экспертом-оценщиком, назначенным ректором вуза. При положительной оценке внешней экспертизы ЭУК утверждается и автоматически размещается в каталоге курсов (рис.15). В противном случае эксперт отправляет автору по электронной почте видеоролик с замечаниями и рекомендациями для доработки.

Рис. 15. Обзор каталога учебных курсов КНИТУ-КАИ

Заключение

Создание пополняемой базы постоянно обновляемых высококачественных образовательных ресурсов и сервисов, несомненно, повышает привлекательность вуза. Применение передовых технологий позволяет удовлетворить современные потребности в обучении. Электронные учебные курсы являются дополнительным образовательным элементом и обогащают традиционное обучение.

В работе рассмотрены основные этапы проектирования электронного курса «Линейная алгебра и аналитическая геометрия» в системе Blackboard. Разработанный курс прошел экспертизу, размещен в каталоге курсов КНИТУ-КАИ и успешно внедрен в учебный процесс для бакалавров очной формы обучения по направлению 38.03.01 «Экономика».

Приведенные в работе решения позволяют создавать электронные курсы по выбранной траектории обучения в соответствии с требуемыми функциональными возможностями.

Литература

1. Соловов А.В. Электронное обучение: проблематика, дидактика, технология. Самара: «Новая техника», 2006. - 462с.

2. Ахметшин Д.А., Курмангрлиев Д.Р. Перспективы развития дистанционных технологий в образовательном пространстве университета. // Международный журнал «Educational Technology&Society»

(http://ifets.ieee.org/russian/periodical/journal.html), Восточно-Европейская подгруппа Международного Форума «Образовательные технологии и общество».

- Казань: КГТУ - 2010. - Т.13, №4. С.397-402.

3. Виценец Т.Н. Преподавание в системе Blackboard LMS как один из способов повышения эффективности личностно-ориентированного обучения URL: http://aspirans.com/prepodavanie-v-sisteme-blackboard-lms-kak-odin-iz-sposobov-povysheniya-effektivmsti-lichnostno-orie http://www.aspirans.com/prepodavanie-v-sisteme-blackboard-lms-kak-odin-iz-sposobov-povysheniya-effektivnosti-lichnostno-orie#/ (дата обращения: 19.04.2017).

4. Медведева С.Н., Дубовский К.П. Проектирование электронного курса сложной логической структуры в системе дистанционного обучения Blackboard // Международный журнал «Educational Technology&Society» (http://ifets.ieee.org/russian/periodical/journal.html), Восточно-Европейская подгруппа Международного Форума «Образовательные технологии и общество».

- Казань: КГТУ - 2011. - Т.14, №4. С.329-341.