С. И. БАЙКАЛОВА, И. А. БАРАНОВА, Э. Д. ПАК
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ информационной системы
электронной поддержки учебного процесса
«КИБЕРОС»
«Киберос» – информационная система организационно-методического сопровождения учебного процесса, которая позволяет дополнить каждый элемент традиционного аудиторного или внеаудиторного учебного процесса электронным информационным содержанием. Эта система представляет собой программно-аппаратный комплекс на базе комплекса серверного программного обеспечения LAMP (Linux, Apache, MySQL, PHP).
«Киберос» включает в себя следующие интерфейсы:
1. АРМ (автоматизированное рабочее место) "Преподаватель" – предназначен для создания электронного УМК (учебно-методического комплекса), в котором формируется модульно-тематическое наполнение для соответствующей дисциплины, выставляются оценки в электронный журнал, создаются тесты и справочники. Условно материалы, которые составляют наполнение УМК, делятся на три типа – неинтерактивные, малоинтерактивные и материалы с высоким уровнем интерактивности, получившие в сфере информационных технологий аббревиатуру RIA (Rich Interactive Application – «насыщенное интерактивное приложение»).
К неинтерактивным относятся фрагменты лекций в электронном формате, а также анимационные или видео-фильмы, презентации и ссылки на информационные ресурсы, списки заданий, примеры решения задач, образцы оформления, справочники и другие материалы, необходимые для более эффективной подготовки студентов к практическим, лабораторным и контрольным занятиям.
Малоинтерактивными в «Киберос» являются электронные тесты. Система позволяет преподавателю оперативно контролировать прохождение тестов и успеваемость студентов, автоматически сгенерировать модульный рейтинг и зачетно-экзаменационную ведомость с оценками.
К материалам с высоким уровнем интерактивности относятся медиа-тренажеры, такие как Flash-тренажеры, которые дают учащимся возможность многократно проводить «виртуальные эксперименты» с высокой степенью визуализации и активизируют аналитические способности студентов.
2. АРМ "Студент" – предоставляет студенту в электронном формате материалы, подготовленные преподавателями в рамках УМК.
3. АРМ "Кафедра" – позволяет автоматически сформировать нагрузку преподавателей.
4. АРМ "Деканат" – предназначено для автоматизации и обработки управленческой информации, например, при работе со списками студентов или для контроля успеваемости, а также для формирования учебного плана и почасового распределения по видам занятий.
5. АРМ "Учебная часть" – предназначено для автоматизации потоков информации между факультетами, кафедрами и специальностями.
Доступ и использование «Киберос» могут быть предоставлены любому преподавателю, который имеет высокоскоростной доступ во всемирную компьютерную сеть. Адрес системы – ciberos. kras. ru (доступный только для участников реального учебного процесса). Демонстрационная версия, доступная для всех, находится по адресу ciberos. ru.
На кафедре физики-3 Сибирского Федерального Университета (СФУ) эта система проходила апробацию в течение двух лет. В «Киберос» были созданы 2 электронных УМК по физике – для учебного курса, который преподавался во 2-м и 3-м семестрах дневного отделения Металлургического факультета.
Главным инструментом закрепления полученных знаний для студентов, использовавших эту систему, стали занятия на тренажерах, которые в настоящее время состоят из 587 тестовых заданий в текстовом и графическом виде и разбиты на 21 тематический тест.
Система электронного тестирования для каждой темы быстро генерирует из банка данных тестовые задания 5 типов: закрытый однозначный, закрытый многозначный, открытый, на установление соответствия и на установление правильного порядка ответов. Тематический тест предоставляется студенту в виде случайной выборки 10÷20 вопросов из всего набора тестовых заданий по данной теме. Количество заданий в тесте определяется преподавателем. Доступ к следующему тесту возможен только после прохождения предыдущего. Несколько тем объединяются в модули. Тест по модулю формируется из массива вопросов по всем темам данного модуля и может состоять из 20÷30 тестовых заданий. Также возможно формирование итогового теста из массива тестовых заданий по всем темам УМК, который может содержать от 20 до 100 заданий. Результаты тестирования представляются по 100-балльной шкале. Использование информационных технологий для контроля в таком виде позволило сформировать единые критерии оценки в локальном образовательном пространстве экспериментального потока.
Исходя из опыта учебной работы, мы полагаем, что, во-первых, у каждого студента – свои интеллектуальные способности, темперамент и жизненный опыт, что предопределяет индивидуальные возможности и способности в усвоении и переработке материала, который накопило человечество по той или иной отрасли знаний. Эти особенности не носят фатальную предопределенность или неизменность. Они развиваются, меняются, поддаются коррекции, но, к сожалению, не всегда. Во-вторых, все индивидуальные особенности отдельных учеников (студентов) невозможно учесть при организации учебной деятельности. Но сделать всё максимально возможное, чтобы студент не испытывал дискомфорта в процессе образовательной деятельности, является задачей образовательной среды. В-третьих, студент является не только, да и не столько объектом педагогического воздействия, сколько субъектом собственной деятельности.
Одним из способов учесть все индивидуальные особенности и связанные с ними трудности является такой подход в обучении, который позволит самим учащимся распоряжаться своим временем, исходя из своих целей, особенностей, возможностей и потребностей. В этом случае задачей образовательной среды является создание инструментов, обеспечивающих активное стимулирование учащихся к самостоятельной образовательной деятельности, в результате которой обучаемый должен достичь необходимого уровня знаний, соответствующего образовательным стандартам. Всем этим условиям соответствует электронная система «Киберос». В результате её использования учащиеся получают возможность сами определять этапы усвоения материала в соответствии со своими способностями. Главным руководством для студента является график контрольных мероприятий, включающий в себя информацию по срокам сдачи, объёмам учебной информации, критериям оценки и формам отчетности.
В настоящее время на базе кафедры физики-3 СФУ на экспериментальном потоке, состоящем из 5 групп (160 студентов), большая часть контрольных мероприятий (защита лабораторных работ, сдача тестовых заданий по темам, сдача экзамена) переведена в электронную форму. Это позволило, с одной стороны, избежать явных и скрытых личностных конфликтов между педагогом и обучаемым, с другой стороны, не ограничивало студента в количестве времени, затраченного им на самоподготовку. Перед сдачей каждого контрольного рубежа студент имел возможность тренироваться в компьютерном классе кафедры или в домашних условиях, при наличии выхода в Интернет, столько времени, сколько требовалось для достижения приемлемого для него результата (удовлетворительно, хорошо или отлично).
В конце учебного года проводилось итоговое тестирование студентов экспериментальных и контрольных групп, использовавших образовательные и контролирующие компьютерные возможности системы «Киберос». Результаты тестирования представлены таблице 1. В первом столбце указаны темы, имеющие информационно-компьютерное обеспечение на нашей кафедре, в том числе в системе «Киберос», в остальных столбцах приведен процент студентов, давших положительные ответы, от общего числа студентов указанной тестируемой группы.
Анализ результатов тестирования показал, что студенты, обучающиеся по информационно-компьютерным технологиям (ИТ) и имеющие возможность активно использовать ресурсы компьютерного зала и систему «Киберос» для самостоятельной работы и автоконтроля в течение семестра, имеют более высокие показатели усвоения учебного материала: в среднем на 31,6% по отношению к контрольным группам.
Проведенные тестирования также включали в себя не только те задания, которые студенты отрабатывали в режиме автоконтроля, но и задания, которые требовали самостоятельной работы с методической литературой. В среднем студенты, использующие компьютерные технологии, активнее использовали и методическую литературу, и как следствие, показали в среднем более высокий уровень усвоения учебного материала.
Таблица 1
Усвоение учебного материала
Темы, имеющие информационно-компьютерное обеспечение | процент студентов, давших положительные ответы, от общего числа студентов указанной тестируемой группы | ||
студенты-горняки, не применявшие ИТ | студенты-металлурги, не применявшие ИТ | студенты-металлурги, применявшие ИТ | |
геометрическая оптика | 0,0 | 20,8 | 40,0 |
зонная теория | 32,0 | 14,6 | 49,5 |
дифракция | 40,0 | 62,5 | 51,4 |
квантовая оптика | 4,0 | 16,7 | 51,4 |
потенциальная яма | 64,0 | 70,8 | 77,1 |
квантово-механическая модель атома | 40,0 | 64,6 | 91,4 |
гармонический осциллятор | 28,0 | 85,4 | 94,3 |
потенциальный барьер | 36,0 | 29,0 | 100,0 |
Анализ результатов учебной работы в экспериментальных и контрольных группах показывает, что студенты, знакомые с формой и содержанием итоговых тестовых заданий и знающие, что результаты экзамена будут зависеть только от уровня их подготовки, а не от личностных особенностей того или иного преподавателя, в течение семестра работают активнее и проявляют больший интерес к изучаемой дисциплине, чем при использовании традиционных методов обучения.
По окончании курса физики среди студентов, использовавших в учебном процессе информационную систему «Киберос», было проведено анкетирование, чтобы оценить влияние этой системы на освоение теоретического материала, практического материала, успешность решения задач, на эффективность подготовки к зачетам и экзаменам, на развитие навыков коллективной работы в студенческих группах. Положительно оценивают влияние тестирования в системе «Киберос» на освоение теоретического материала 69 % от опрошенных студентов, отрицательно – 4 %, нейтрально – 27 %. Положительно оценивают влияние тестирования в системе «Киберос» на освоение практического материала и успешность решения задач 69%, отрицательно – 0 %, нейтрально – 31%. Положительно оценивают влияние тестирования в системе «Киберос» на эффективность подготовки к зачетам и экзаменам 54%, отрицательно – 4%, нейтрально – 42%. Влияние тестирования на развитие навыков коллективной работы оценивают положительно 50%, отрицательно – 4%, нейтрально – 35%. Таким образом, подавляющее большинство студентов обучавшихся с использованием системы «Киберос» дали ей положительную оценку. Студенты указали, что использование системы «Киберос» положительно влияет на усвоение учебного материала в основном за счет многократного прохождения тестов по одной и той же теме (46%), в меньшей степени за счет увеличения количества обращений к дополнительным источникам информации (42%) и стимулирует обращение за консультациями к преподавателям у 12% опрошенных.
Однако необходимо признать, что при всех отмеченных положительных факторах система тестирования в том виде, в каком она существует на данный момент, приводит к ряду негативных моментов, связанных не с самой системой «Киберос», а с некоторой односторонностью формирования электронного УМК. Во-первых, мы отметили, что многократное прохождение тестов по одной и той же теме приводит к механическому запоминанию ответов, а это не всегда способствует формированию у студентов понимания физических процессов и явлений. Во-вторых, проведение контрольных мероприятий только в форме тестовых заданий часто приводит к тому, что студенты не обучаются аргументировано обосновывать свои мысли и объяснять логику своих действий. В-третьих, у нас возникли опасения, что использование информационных УМК по физике в таком режиме может способствовать выпуску инженеров, не всегда умеющих анализировать результаты своей деятельности.
Таким образом, мы приходим к выводу, что использование информационных технологий, в частности, электронной системы «Киберос», должно активно внедряться в учебный процесс, но только в качестве дополнительного инструмента при изучении физики. Именно живое личностное общение с преподавателем и со своими сокурсниками в обучении развивает критическое мышление, умение связно и четко выражать свои мысли, отстаивать свою позицию. И как следствие, развивать не только навыки, необходимые успешному инженеру, но и формировать навыки, необходимые для жизни в социуме.
Основные порталы (построено редакторами)