Информатика и образование №4’2023

Описание

Журнал «Информатика и образование» №4’2023

Том 38 № 4 Август 2023 года
Содержание номера

ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ОПЫТ

Сабитов Р. А., Смирнова Г. С., Елизарова Н. Ю., Сабитов Ш. Р., Епонешников А. В., Григорьев И. С., Кутдусов А. А.

ТРАНСФОРМАЦИИ ПОДХОДОВ В ОБУЧЕНИИ СТУДЕНТОВ ИНЖЕНЕРНЫХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ ИНФОРМАЦИОННЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ

Основным отличием эпохи Индустрии 4.0 является глобальная цифровизация и все возрастающая сложность производственных систем. Для успешной цифровой трансформации всей экономики и отдельных предприятий необходима подготовка инженеров нового поколения. Известными моделями обучения на основе информационных технологий, которые сегодня широко распространены, являются дистанционное обучение и смешанное обучение. И если эти подходы уже проработаны методически, то обучение ИТ на инженерных специальностях вызывает очень много вопросов.

В статье проведен выборочный обзор литературы по обучению инженеров ИТ. Акцентируется внимание на существующих подходах в области обучения программированию, но подчеркивается, что многое еще предстоит реализовать. Очевидно, что современные цифровые технологии могут кардинально изменить методы преподавания и обучения в области ИТ. Это означает прежде всего, что требуется разработка новой теории образования, учитывающей перспективы тотальной цифровизации всех процессов в экономике.

Целью данной статьи является исследование трансформации подходов в обучении ИТ студентов инженерных специальностей и вектора научных разработок в этом направлении.

Ключевые слова: инженерное образование, ИТ, программирование, конструктивизм, коннективизм, Индустрия 4.0, цифровизация.

Дополнительные материалы

Максимова М. В., Фролова О. В., Этуев Х. Х., Александрова Л. Д.

АДАПТИВНОЕ ПЕРСОНАЛИЗИРОВАННОЕ ОБУЧЕНИЕ: ВНЕДРЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ВЫСШЕМ ОБРАЗОВАНИИ

В эпоху четвертой промышленной революции активно ведутся исследования по изменению построения программ высшего образования, соответствующих современным технологическим достижениям. С развитием технологий перед современной системой образования встает вопрос о внедрении адаптивной самодостаточной среды обучения для удовлетворения запросов рынка труда и потребностей обучающихся в персонализированном подходе в обучении. Адаптивное персонализированное обучение в электронной информационно-образовательной среде позволяет создавать условия для предоставления каждому обучающемуся возможностей выбирать и определять содержание, методы и средства обучения, темп освоения программы, варианты управления собственным обучением, а также условия для получения междисциплинарных знаний, формирования профессиональных и гибких навыков.

Целью исследования является проектирование модели адаптивного персонализированного обучения в электронной информационно-образовательной среде для российских образовательных организаций высшего образования. В исследовании рассмотрены российские и американские образовательные организации высшего образования, на базе которых успешно внедрены технологии индивидуальных образовательных траекторий, адаптивного и/или персонализированного обучения. Сравнительный и контент-анализ выявили различные возможности применения этих технологий в электронной информационно-образовательной среде, в которой создаются возможности самостоятельного выбора траектории обучения, анализа уровня усвоения учебного материала и адаптации программ обучения для повышения его результативности.

Предлагаемая модель является универсальной в условиях организации обучения по основной образовательной программе высшего образования и может адаптироваться в зависимости от целей и актуальных запросов.

Ключевые слова: адаптивное персонализированное обучение, индивидуальная образовательная траектория, персонализированное обучение, адаптивное обучение, модель, электронная информационно-образовательная среда, обучающиеся образовательных организаций высшего образования.

ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ТЕСТЫ

Якунин Ю. Ю., Шестаков В. Н., Ликсонова Д. И., Даничев А. А.

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБУЧЕНИЯ СТУДЕНТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНСТРУМЕНТОВ МАШИННОГО ОБУЧЕНИЯ

Цифровые помощники все больше проникают в разные области деятельности человека, в том числе и в образовательную. Сегодня это уже не просто автоматизированные системы или веб-приложения, поддерживающие и автоматизирующие некоторые процессы, включая учебный. Сейчас это более интеллектуальные и более автономные системы. Цифровые помощники в жизни студента играют особую роль, в некотором смысле замещая деканат, наставника, тьютора, представителей других служб университета и другие элементы образовательной инфраструктуры. Цифровая поддержка студента важна и полезна, особенно на первом курсе, в период адаптации обучающегося к среде высшего образования, существенно отличающегося от школьного. Именно в этот момент происходит наибольшее количество отчислений студентов по причине академической неуспеваемости. Цифровой помощник в виде мобильного приложения, умеющий спрогнозировать результаты обучения и вовремя проинформировать об этом, по мнению авторов, может оказать важную поддержку для студента и помочь ему сориентироваться и скорректировать свое поведение в случае угрозы негативного результата.

Для решения задач по созданию прогнозной модели результатов обучения студентов и соответствующего мобильного приложения, а также для проведения предпроектного исследования были использованы следующие методы и инструменты математической статистики: метод k-средних, метод корреляции Кендалла, критерий Фридмана с апостериорным критерием Дарбина—Коновера, линейная регрессия, логистическая регрессия, категориальный байесовский классификатор, метод случайного леса, нейронная сеть (многослойный перцептрон), непараметрическая оценка функции регрессии Надарая—Ватсона, STATISTICA 10.0 и Jamovi 2.2.5, библиотеки Python.

В результате исследования создана математическая модель прогнозирования результатов обучения по дисциплинам на основе текущей успеваемости в электронных образовательных курсах. Точность модели зависит от недели обучения, на которой она применяется, и достигает 92,6 %. На ранних этапах (например, для 7-й недели) точность составляет не ниже 85 % и варьируется в зависимости от контингента студентов и дисциплин.

В результате исследования разработано мобильное приложение, реализующее прогнозную модель и другие сопутствующие функции для информирования студента об ожидаемых успехах в обучении.

Созданная прогнозная модель основана на текущих данных об успеваемости, получаемых из электронных курсов, и способна делать точный прогноз, что позволяет применять ее на практике в онлайн-режиме и через мобильное приложение информировать обучающегося.

Ключевые слова: прогнозирование успеваемости обучающихся, прогнозирование результатов обучения, анализ образовательных данных, метод k-средних, непараметрическая ядерная оценка регрессии Надарая—Ватсона, машинное обучение, классификация обучающихся по успеваемости.

ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ КАДРЫ

Чудинский Р. М., Малев В. В., Малева А. А., Дубов В. М., Башарина С. О.

ОЦЕНКА ПРЕДМЕТНЫХ И МЕТОДИЧЕСКИХ КОМПЕТЕНЦИЙ ВЫПУСКНИКОВ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ВУЗА — БУДУЩИХ УЧИТЕЛЕЙ ИНФОРМАТИКИ: ДЕФИЦИТЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ

Статья посвящена анализу результатов оценки предметных и методических компетенций выпускников педагогического вуза с целью определения профессиональных дефицитов будущих учителей информатики, их готовности к профессиональной педагогической деятельности, а также для обеспечения преемственности между подготовкой педагогических кадров и последующим сопровождением выпускников педагогического вуза в профессиональной деятельности при создании и реализации непрерывной системы педагогического образования.

В исследовании 2022 года приняло участие 35 студентов физико-математического факультета ФГБОУ ВО «Воронежский государственный педагогический университет»: 10 выпускников по направлению подготовки 44.03.01 «Педагогическое образование», профиль «Информатика и ИКТ», и 25 выпускников по направлению подготовки 44.03.05 «Педагогическое образование (с двумя профилями подготовки)», профили «Математика», «Информатика».

В ходе исследования выпускники выполнили диагностическую работу, состоящую из 16 заданий: в первой части работы оценивались предметные компетенции, во второй части — методические компетенции будущих учителей информатики. Максимальное количество первичных баллов по диагностической работе составляло 38.

Анализ полученных результатов проводился с применением одновыборочного критерия Колмогорова—Смирнова, t-критерия Стьюдента для независимых выборок. Систематизация результатов и их визуализация осуществлялись в электронных таблицах Microsoft Excel; статистический анализ — в программном средстве SPSS Statistics 26.0.

Результаты исследования свидетельствуют о недостижении большинством выпускников педагогического вуза, будущих учителей информатики, базового уровня сформированности предметных и методических компетенций, наличии у выпускников физико-математического факультета дефицитов в предметной и методической подготовке. Выпускники 4-го курса профиля «Информатика и ИКТ» продемонстрировали более высокие результаты по сравнению с выпускниками 5-го курса по профилям «Математика», «Информатика».

Результаты исследования показывают необходимость изменений в содержании и организации образовательного процесса подготовки будущих учителей информатики в педагогическом вузе. Полученные результаты могут представлять интерес для преподавателей вузов, занимающихся подготовкой будущих учителей информатики, для институтов развития образования и центров непрерывного повышения педагогического мастерства, осуществляющих повышение квалификации и профессиональную переподготовку учителей информатики.

Ключевые слова: предметные и методические компетенции, исследование, уровень сформированности, будущие учителя информатики, выпускники педагогического вуза.

ИНФОРМАТИЗАЦИЯ ОБРАЗОВАНИЯ

Гусева Е. В., Родионов М. А.

ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ В РАМКАХ РАЗЛИЧНЫХ ФОРМАТОВ ПОДГОТОВКИ БУДУЩИХ ВОЕННЫХ ИНЖЕНЕРОВ

Авторами статьи рассмотрена актуальная проблема использования программных средств образовательного назначения при обучении курсантов военного вуза. Целью данной работы является раскрытие особенностей использования программного обеспечения образовательного назначения в рамках различных форматов обучения будущих военных специалистов.

В статье подробно рассмотрена организация учебной деятельности курсантов на занятиях по специальным дисциплинам военного вуза. На каждом виде занятий у преподавателя есть возможность использования флеш-анимации, интерактивных презентаций, а также учебных видеофильмов, созданных в таких программных средах, как Macromedia Flash, Microsoft PowerPoint и Adobe Premiere Pro; при проведении расчетов курсантам предлагаются Microsoft Excel, MathCad, для моделирования — КОМПАС-3D, SolidWorks, а также ANSYS. Особенности использования программного обеспечения образовательного назначения продемонстрированы на примере занятий по одной из специальных дисциплин. В результате проведенного исследования для каждого вида занятий предложены те или иные программные средства образовательного назначения. Целенаправленное применение данных программных средств в соответствии с представленными рекомендациями, как показывает опыт преподавания авторов, способствует эффективному освоению учебного материала курсантами и формированию у них мотивационной готовности к использованию приобретенных знаний, умений и навыков в практической деятельности.

Ключевые слова: подготовка курсантов, учебный процесс, методика преподавания, курсовой проект, программное обеспечение.

Берг Д. Б., Папуловская Н. В., Вишнякова А. Ю., Дубинин Н. Н.

ОНЛАЙН-ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ОТРАБОТКИ НАВЫКОВ ВЫПОЛНЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ

В статье описывается инструмент, позволяющий решить проблему недостаточного развития навыков выполнения арифметических операций школьниками. Авторы полагают, что использование компьютерных технологий в процессе обучения математике позволит построить индивидуальные учебные траектории для каждого учащегося и обеспечит совершенствование навыков выполнения арифметических операций до устойчивого состояния.

Авторы вводят новое понятие «архитектура навыков» и демонстрируют возможности построения архитектуры навыков школьного курса математики: структурирование навыков по группам и создание нового подхода к отработке математических навыков от простого к сложному, начиная с начальной школы.

В статье представлены обоснование разработки, концепция и требования к онлайн-тренажеру для отработки навыков выполнения арифметических операций. В основу концепции тренажера положены результаты проведенных авторами исследований: анализа предметной области школьного курса математики; выявления архитектуры навыков, позволяющей выстраивать индивидуальные учебные траектории; разработки методики оценки эффективности заданий по отработке отдельного навыка с помощью анализа кривых обучения. Разработано онлайн-приложение «Тренажер математических операций».

Концепция предлагаемого онлайн-тренажера по математике может быть использована в качестве основы для разработки аналогичных решений для любых предметных областей школьной программы. Тренажер также возможно использовать в условиях дистанционного обучения.

Ключевые слова: среднее образование, онлайн-тренажер, индивидуальные учебные траектории, арифметические операции, архитектура навыков, кривая обучения, облачное приложение.

Шакирова Е. В.

ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ ОБУЧЕНИЯ В ДОШКОЛЬНЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ОРГАНИЗАЦИЯХ

Статья посвящена изучению особенностей использования электронных средств обучения в дошкольных образовательных организациях в целом, а также оснащенности и эффективности использования цифровых образовательных устройств в дошкольных учреждениях Ивановской области в частности. Посредством электронного анкетирования руководителей детских садов были получены данные о технических средствах обучения, имеющихся в дошкольных организациях, а также о количестве таких средств. В анкетировании приняли участие руководители 181 дошкольной организации Ивановской области, что составляет около 49 % от сети организаций дошкольного образования региона.

В ходе исследования установлено, что большинство существующих электронных средств обучения для дошкольников в детских садах отсутствует, либо имеется в количестве одной единицы. Среди наиболее распространенных видов оборудования оказались экран и проектор, интерактивная доска и интерактивная песочница. В статье дан анализ устройств, применяемых для работы с дошкольниками (3D-ручка, планшет, обучающий робот, набор для робототехники, мультстудия и др.), с позиций деятельностного подхода. Автор пришел к выводу, что, несмотря на разнообразие электронных средств обучения, имеющихся в детских садах региона, существует проблема их недостаточного количества, а также преобладания узкоспециализированного стационарного оборудования с готовым детским контентом, предполагающим пассивную роль дошкольников в качестве зрителя и потребителя информации.

Ключевые слова: дошкольное образование, электронные средства обучения, технические устройства, дошкольник, оснащенность.