ВОЗМОЖНОСТИ ЭЛЕКТРОННЫХ КУРСОВ ПРИ ИЗУЧЕНИИ МАТЕМАТИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН В ИНЖЕНЕРНЫХ ВУЗАХ

Рожкова О.В.¹, Рожкова В.И.²

¹ORCID: 0000-0001-8765-9374, Кандидат физико-математических наук, Национальный исследовательский Томский политехнический университет,

²ORCID: 0000-0001-9241-0426, Старший преподаватель, Национальный исследовательский Томский политехнический университет

ВОЗМОЖНОСТИ ЭЛЕКТРОННЫХ КУРСОВ ПРИ ИЗУЧЕНИИ МАТЕМАТИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН В ИНЖЕНЕРНЫХ ВУЗАХ

Аннотация

В статье рассматривается применение электронных курсов для активизации самостоятельной работы студентов. Использование интернет технологий мы рассматриваем как процесс, позволяющий мотивировать студента на изучение предмета, который будет способствовать не только повышению качества математических знаний студентов, а также интеграции в мировую образовательную среду. Приводится положительный опыт использования электронных курсов в преподавании математики на примере Национального исследовательского Томского политехнического университет. Результаты исследования показали эффективность внедрения в учебный процесс данных подходов в преподавании математики, что подтверждается заинтересованностью студентов.

Ключевые слова: высшее образование, математика, интернет-технологии

Rozhkovа O.V.¹, Rozhkovа V.I.²

¹ORCID: 0000-0001-8765-9374 , Associate professor,

National research Tomsk polytechnic university

²ORCID: 0000-0001-9241-0426 , Senior teacher,

National research Tomsk polytechnic university

POTENTIAL OF E-LEARNING COURSES IN STUDYING MATHEMATICAL DISCIPLINE IN TECHNICAL UNIVERSITIES

Abstract

The paper considers the usage of e-learning courses in activation of students' independent work. We consider the use of Internet technologies as a process allowing to motivate a student to study the subject, which will help not only to improve the quality of students' knowledge of mathematics, but also to integrate into the world educational environment. The positive experience of implementation of e-courses studying of mathematics is given on the example of the National Research Tomsk Polytechnic University. The results of the research showed the efficiency of implementation of above mentioned approaches into the educational process in studying of mathematics, the results are confirmed by the students’ interest.

Keywords: higher education, mathematics, Internet technologies

В современном обществе особое внимание уделяется вопросам инновационного развития инженерного образования. Необходимость совершенствования инженерного образования вызвана технологическим, экономическим и социальным прогрессом, процессами интернационализации образования и глобализации мировой экономики. [1-3]

Математические дисциплины являются одними из наиболее важных для будущих инженеров. Успешное развитие мировой науки в современных условиях тесно связано с применением всего арсенала математики к исследованию возникающих проблем.

Современные студенты испытывают значительные сложности при освоении традиционных математических дисциплин, что находит отражения в снижении успеваемости, возрастании процента отчисления или перевода на другие (экономические, юридические, гуманитарные) образовательные направления (до 40%). Такая проблема характерна не только для России. Около 40% студентов инженерных специальностей в США не заканчивают обучение, или меняют специальность. В Европе процент студентов, которые прекратили обучение, для инженерных направлений колеблется от 15% до 40%.

Кроме того, переход на новые стандарты обучения, на двухуровневую систему обучения привел к сокращению аудиторных часов, отводимых на изучение математики. В связи с этим повышается роль самостоятельной работы студента в освоении материала.

Для успешного решения проблемы сохранения качества математической подготовки в новых условиях необходимо пересмотреть методику преподавания математики. В настоящее время остро ощущается необходимость внедрения активных методов обучения. [4,5]

Одними из наиболее эффективных методов в преподавании фундаментальных дисциплин является использование электронных курсов.

Преимущества электронных курсов для студента:

• индивидуальный выбор учебных материалов;
• независимость от времени, неограниченный доступ к информации делает возможным использование системы в любое время и в любом месте;
• студенты самостоятельно следят за своими успехами.

Национально-исследовательский Томский Политехнический Университет является одним из старейших и лучших ВУЗов России. На протяжении последних лет Томский политехнический университет активно внедряет электронные учебники, модули и курсы на различных образовательных платформах.

Результаты и обсуждение.

В течение двух лет на кафедре Высшей математики Национального исследовательского Томского политехнического университета было проведено исследование, цель которого заключалась в выявлении влияния использования электронных курсов по дисциплине «Математика» на освоения курса. [6,7]

Для этого студенты, изучающие соответствующие курс были разделены на две группы: обучающиеся по традиционной программе, и по модернизированной программе. В начале обучения было проведено входное тестирование (пре-тест), для выявления степени освоения компетенций в области элементарной математики и начал математического анализа. Разделение студентов на группы осуществлялось так, чтобы группы были близки по входному уровню.

Затем в конце семестра снова было проведено тестирование (пост-тест) для выявления степени освоения курса «Математика» в I семестре, компетенции в области линейной алгебре и аналитической геометрии (ЛААГ), дифференциальному исчислению (ДИ), интегрального исчисления (ИИ), дифференциальных уравнений (ДУ).

Мы ставили своей целью определить, в каком случае будет лучше усвоен материал курса. Для этого в экзаменационные билеты включались задания двух типов. Одно задание было направлено на определение знания теоретического материала. Студент должен был просто дать определение, сформулировать и доказать теорему, причем это доказательство разбиралось преподавателем на лекции. Другое задание - теоретическое упражнение, направленное на определения качества теоретического знания. Здесь студенту требовалось самому обосновать справедливость некоторого утверждения, применив имеющиеся у него теоретические знания. Результаты экзамена отражены на рисунке 1.

Рис. 1 – Результаты экзаменов при разной форме организации курса.

Результаты тестирования показывают, что количество студентов, которые выполняют базовые задачи на экзамене, в разных потоках не сильно отличаются. А процент студентов, выполняющих задачи повышенной сложности, отличается существенно. Этот эффект можно объяснить тем, что модернизированная программа позволяет улучшить знания курса за счет правильно организованной самостоятельной работы и постоянной связи изучаемого материала с прикладными задачами. Студенты не только отвечают на заданные им теоретические вопросы, поскольку выучили к экзамену определенный набор определений и теорем. Они осмыслили эту информацию и могут ее применять, что, несомненно, свидетельствует о более высоком качестве теоретических знаний.

Обобщение и систематизация результатов исследования показали эффективность внедрения в учебный процесс данных подходов в преподавании математики, что подтверждается более углубленными знаниями предмета, заинтересованностью студентов, возможностью преподавателей проверить остаточные знания студентов.

Результаты этого эксперимента позволяют нам сделать вывод об эффективности использования учебных презентаций на лекционных занятиях. Последние четыре года лет мы проводим лекции по всем разделам курса математики с использованием электронных курсов и оцениваем качество усвоения теоретического материала, используя для этих целей теоретические упражнения. На рисунке 2 представлены средние данные, полученные нами за это время, где ТФКП – теория функций комплексного переменного.

Рис. 2 – Выполнение теоретических упражнений по разным разделам курса математики.

У студентов также в целом сложилось положительное мнение об использовании электронных курсов по дисциплине «Математика». Большинство студентов относятся к использованию электронных курсов по дисциплине «Математика» положительно - 87% опрошенных, 3% студентов считают, что электронные курсы по данной дисциплине не нужны и 10% затрудняются с ответом.

Рис. 3 – Мнение студентов о возможности электронного тестирования лучше освоить дисциплину «Математика».

На вопрос «Какой вид программы позволяет освоить больший объем материала?» мнения разделились, 38% опрошенных отдали предпочтение модернизированной программе, столько же респондентов посчитали, что обе программы позволяют усвоить одинаковый объем материала, за традиционную программу высказались 16%; 8% не смогли ответить на вопрос.

Рис. 4 – Мнение студентов, какой вид программы позволяет освоить больший объем материала.

Эти данные подтверждают предположение, что электронные курсы позволяют студенту повысить качество усвоения материала, помогает в дальнейшем при подготовке к экзамену.

Выводы.

Использование электронных курсов при изучении математики по сравнению с традиционной системой обучения имеет ряд преимуществ [1,3]:

– сокращение время проверки заданий, за счет автоматического показывания студенту правильности процесса решения задачи;

–возможность варьирования заданий в соответствии с уровнем знаний студента, т.е. позволяет студенту работать с учебным материалом индивидуально;

– освобождение аудиторных часов для организации других форм учебной деятельности;

– максимальная объективность результатов;

Таким образом, электронные курсы представляют собой один из способов визуализации учебного контента. Их использование изменяет характер взаимодействия студентов и преподавателя во время изучаемой дисциплины и способствует повышению качества усвоения студентами теоретического материала.

Список литературы / References

1. Spinks N. Making it all work: The engineering graduate of the future, a UK perspective / N. Spinks, N. L. J. Silburn, D. W. Birchall // European J. of Engineering Education. – 2008. – Vol. 32. – № 3. – P. 325–335.
2. Badcock P. B. T. Developing generic skills through university study: A study of arts, science and engineering in Australia / P. B. T. Badcock, P. E. Pattison, K. L. Harris // Higher Education. – 2010 – Vol. 60. – № 4. – P. 441–458.
3. Сидорова Т. В. Об использовании среды Moodle в обучении математике студентов института космических и информационных технологий СФУ / Т. В. Сидорова, В. А. Шершнева, И. Ф. Космидис, Т. В. Зыкова, А. А. Кытманов // Вестник СибГАУ. – 2014. – № 5 (57). – С. 122–127.
4. Горшкова О. О. Концепция подготовки студентов инженерного вуза к исследовательской деятельности // Высшее образование сегодня. – 2015. – № 8. – С. 18–21.
5. Шумакова Н. В. Инновационные технологии в системе профессиональной подготовки студентов // Молодой ученый. – 2013. – № 5. – С. 787–789.
6. Pokholkov Yu. P. Practice-oriented educational technologies for training engineers / Yu. P. Pokholkov, S. V. Rozhkova, K. K. Tolkacheva // 2013 International Conference on Interactive Collaborative Learning, ICL 2013, Kazan, September, 25–27, 2013. – [s.l.] : cop. IEEE, 2013. – P. 619–620.
7. Rozhkova S. V. Introducing smart technologies for teaching and learning of fundamental disciplines / S. V. Rozhkova, V. I. Rozhkova, M. Y. Chervach // Smart Innovation, Systems and Technologies. – 2016. – Vol. 59. – P. 507–514.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Spinks N. Making it all work: The engineering graduate of the future, a UK perspective / N. Spinks, N. L. J. Silburn, D. W. Birchall // European J. of Engineering Education. – 2008. – V. 32. – № 3. – P. 325–335.
2. Badcock P. B. T. Developing generic skills through university study: A study of arts, science and engineering in Australia / P. B. T. Badcock, P. E. Pattison, K. L. Harris // Higher Education. – 2010 – V. 60. – № 4. – P. 441–458.
3. Sidorova T. V. Ob ispol'zovanii sredy Moodle v obuchenii matematike studentov instituta kosmicheskih i informacionnyh tehnologij SFU [Using the MOODLE system in teaching of mathematics for students of the Institute of Space and Information Technologies of SFU] / T. V. Sidorova, V. A. Shersheneva, I. F. Kosmidis, T. V. Zykova, A. A. Kytmanov // Vestnik SibGAU [Herald of Siberian State Aerospace University(SibGAU)]. – 2014. – № 5 (57). – P. 122–127. [in Russian]
4. Gorshkova O. O. Koncepcija podgotovki studentov inzhenernogo vuza k issledovatel'skoj dejatel'nosti [Prerequisites of molding of the readiness of the students of engineering VUZ (Institute of Higher Education) for the research activity] // Vysshee obrazovanie segodnja [Higher Education Today]. – 2015. – № 8. – P. 18–21. [in Russian]
5. Shumakova N. V. Innovacionnye tehnologii v sisteme professional'noj podgotovki studentov [Innovative technologies in the system of students’ professional training] // Molodoj uchenyj [Young Scientist]. – 2013. – № 5 (52). – P. 787–789. [in Russian]
6. Pokholkov Yu. P. Practice-oriented educational technologies for training engineers / Yu. P. Pokholkov, S. V. Rozhkova, K. K. Tolkacheva // 2013 International Conference on Interactive Collaborative Learning, ICL 2013, Kazan, September, 25–27, 2013. – [s.l.] : cop. IEEE, 2013. – P. 619–620.
7. Rozhkova S. V. Introducing smart technologies for teaching and learning of fundamental disciplines / S. V. Rozhkova, V. I. Rozhkova, M. Y. Chervach // Smart Innovation, Systems and Technologies. – 2016. – V. 59. – P. 507–514.