DESIGNING THE SYSTEM OF CONTROL MEASURES IN THE COURSE OF STUDYING PHYSICS WITHIN THE MIXED MODEL

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЬНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ ПРИ ОСВОЕНИИ ДИСЦИПЛИНЫ «ФИЗИКА» ПО СМЕШАННОЙ МОДЕЛИ

Научная статья

Юшкова Е.Ю.*

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева, Красноярск, Россия

* Корреспондирующий автор (yushkovaeyu[at]mail.sibsau.ru.)

Аннотация

Рассмотрены принципы проектирования системы контрольных мероприятий при освоении дисциплины «Физика» по смешанной модели, предполагающей интеграцию традиционных и дистанционных образовательных технологий.

Рассмотрены различные виды контроля, обычно реализуемые на разных этапах освоения дисциплины, и высказано мнение о возможности их применения при смешанном освоении дисциплины.

Комплекс контрольных мероприятий, эффективно оценивающих аудиторную работу студентов, работу в электронной среде и результаты освоения дисциплины в целом, сформулированных в форме компетенций, описан для направления «Химическая технология». Сформулированы критерии оценивания учебных занятий, на которых могут быть получены желаемые результаты освоения физики и сформированы компетенции, заявленные в ФГОС для этого направления.

Критериями оценивания выполнения лабораторного практикума являются устойчивые навыки проведения физического эксперимента, умения работать с измерительными приборами, рассчитывать погрешность измерения, оценивать правдоподобность полученного результата, использовать соответствующие физические законы для измерения физических величин.

Критериями оценивания работы по решению задач являются владение физическими законами и физическими формулами, использованными при решении задач, знание основных физических величин и констант, полнота (количество задач), сроки и самостоятельность выполнения индивидуального задания.

По мнению авторов, экзамен обязательно должен проводиться в традиционном формате. Критериями его оценивания являются системные теоретические знания основных физических явлений и законов, умения комментировать физические формулы, применяемые при решении задач, делать аргументированные выводы и обобщения, приводить примеры; анализировать физические явления, понимать принципы действия измерительных приборов.

Ключевые слова: смешанная модель, контрольные мероприятия, критерии оценивания, качество обучения.

DESIGNING THE SYSTEM OF CONTROL MEASURES IN THE COURSE OF STUDYING PHYSICS WITHIN THE MIXED MODEL

Research article

Yushkova E.Yu. *

Reshetnev Siberian State Aerospace University, Krasnoyarsk, Russia

* Corresponding author (yushkovaeyu[at]mail.sibsau.ru.)

Abstract

The article considers the principles of designing a system of control measures for the development of the course in “Physics,” according to a mixed model involving the integration of traditional and distance educational technologies.

The paper also considers various types of control, typically implemented at different stages of learning the subject, and opinion is expressed on the possibility of their use in a mixed model.

A set of control measures that effectively assess students’ work in the classroom, in the electronic environment, and the overall results of learning the discipline, listed in the form of competencies, is described for the direction of Chemical Technology. Criteria for assessing training sessions and the desired results of learning physics as well as the competencies stated in the Federal State Educational Standard for this direction are given.

Stable skills in conducting a physical experiment, the ability to work with measuring instruments, calculate the measurement error, as well as evaluate the credibility of the result, and use appropriate physical laws to measure physical quantities are regarded as the criteria for assessing the implementation of a laboratory workshop.

Knowledge of physical laws and physical formulas used to solve problems, knowledge of the basic physical quantities and constants, completeness (number of tasks), deadlines, and independence of an individual task is regarded as criteria for evaluating work on solving problems.

According to the authors, an exam must be held in the traditional way. Systematic theoretical knowledge of the basic physical phenomena and laws, the ability to comment on the physical formulas used in solving problems, make reasoned conclusions and generalizations, give examples; analyze physical phenomena, understand the principles of operation of measuring instruments are regarded as the criteria for its assessment.

Keywords: mixed model, control measures, assessment criteria, quality of training.

Введение

Проектирование учебной деятельности при освоении любой дисциплины в высшей школе включает, в том числе, и проектирование системы контрольных мероприятий, позволяющих адекватно оценить уровень приобретенных студентом знаний, умений и навыков. Разработке и использованию различных методик оценки качества образования посвящено большое количество публикаций (см., например, [1], [2], [3]). Отмечается большая роль контроля в осуществлении обратной связи в учебном процессе, в повышении познавательной активности студентов, в совершенствовании методики преподавания. Особое внимание уделяется систематичности контроля, обеспечивающей ритмичность образовательного процесса.

В традиционной системе обучения технология контроля долгое время считалась в основном отработанной. При изменении подходов к формированию результатов обучения и внедрении новых образовательных технологий формы и методы контроля необходимо изменяются. Проектирование результатов обучения в форме компетенций, являющихся интегральными характеристиками уровня универсальной и профессиональной квалификации студента, требует проверки не столько знаний, сколько навыков и умений их применения. Необходимы критерии объективной и полной оценки качества какой-либо компетенции.

Внедрение в учебный процесс информационных технологий привело к широкому распространению компьютерного тестирования и открытию широкой дискуссии о границах его применения.

Любые методы контроля имеют как достоинства, так и недостатки. Основной задачей педагога является проектирование такой системы контрольных мероприятий, которая бы наилучшим образом соответствовала бы целям и задачам образовательного процесса в выбранной модели обучения.

Настоящая работа посвящена системе контрольных мероприятий, позволяющих адекватно оценить уровень освоения дисциплины «Физика» по смешанной модели.

Контрольные мероприятия в смешанной модели обучения

Смешанная модель освоения дисциплины (blended learning, гибридная модель) основана на интеграции традиционных и дистанционных технологий. Часть аудиторных занятий переносится в электронную среду [4], [5]. Ранее [6] мы описали эксперимент по освоению по смешанной модели дисциплины «Физика», который проводится в нашем вузе. На платформе «MOODLE» создан электронный ресурс «Физика» [7], в который входят лекции, описания реальных и виртуальных лабораторных работ, примеры решения задач, индивидуальные задания. При организации образовательного процесса по смешанной модели наиболее сложным является выявление видов и объема аудиторных занятий, которые могут быть перенесены в электронную среду без ущерба для качества освоения дисциплины. Принципы, которыми мы руководствовались при структурировании контента, описаны в [6] на примере модуля «Статистическая физика и термодинамика».

Одним из этапов организации обучения по смешанной модели является формирование комплекса контрольных мероприятий, эффективно оценивающих аудиторную работу студентов, работу в электронной среде и результаты освоения дисциплины в целом, сформулированных в форме компетенций. В нашем эксперименте по внедрению смешанной модели участвуют первокурсники, обучающиесяпо направлению «Химическая технология». Среди компетенций, заявленных ФГОС для этого направления, при освоении физики необходимо выделить:

• способность и готовность использовать основные законы физики в профессиональной деятельности;
• способность планировать и проводить физические эксперименты, проводить обработку их результатов;
• готовность использовать знания основных физических теорий для решения возникающих физических задач, для понимания принципов работы приборов и устройств.

Мы сформулировали желаемые результаты освоения физики (РД) [6] и виды учебных занятий, на которых эти результаты могут быть получены и соответствующие компетенции сформированы:

1. РД 1: Знать основные физические явления и законы (лекции, лабораторные и практические занятия).
2. РД 2: Применять основные приемы решения типовых задач из основных разделов физики (практические занятия).
3. РД 3: Понимать явления природы и современную физическую картину мира (лекции, практические занятия).
4. РД 4: Применять методы физических измерений (лабораторный практикум).
5. РД 5: Применять методы обработки экспериментальных данных (лабораторный практикум).

Основной целью оценивания является определение степени соответствия полученных результатов запланированным. При этом контроль знаний должен носить систематический характер, строиться на основе оперативной обратной связи, выполнять обучающую, активизирующую и воспитательную функции. Система контролирующих мероприятий должна быть построена таким образом, чтобы одновременно стимулировать как познавательную активность студентов, так совершенствование методики преподавания дисциплины.

Как известно, на различных этапах освоения дисциплины реализуются различные виды контроля. Обычно проводят входной и текущий контроли, мероприятия по оценке освоения конкретного модуля и заключительный экзамен (промежуточная аттестация).

Удовлетворительная точность дидактического оценивания при входном контроле достигается при использовании тестов закрытого типа (выбор ответа из нескольких предложенных).

Для эффективного оценивания уровня освоения модуля требуются как минимум полиморфные тесты (открытые, закрытые, на установление соответствия между элементами двух множеств, на упорядочение и т.д.). При этом обычно тестового контроля оказывается недостаточно. Для проверки усвоения понятийного аппарата дисциплины, приобретения необходимых умений, навыков логического мышления применяют также проведение коллоквиумов, выполнение контрольных работ, написание эссе, рефератов. Поскольку часть курса изучается в электронной среде, возникает опасность неправильного толкования студентами теоретического материала [5]. Поэтому большую роль играет организация общения в чатах, форумах и по электронной почте.

Экзамен в условиях смешанной модели, по нашему мнению, должен обязательно проводиться в традиционном формате.

Организация контроля освоения дисциплины в смешанной модели

Профессиональное сообщество неоднократно отмечало, что уровень естественнонаучной подготовки абитуриентов зачастую не соответствует требованиям высшей школы. Объективным критерием качества школьной подготовки служит входной контроль, который кафедра технической физики нашего университета проводит систематически [2], [8].

Участники нашего эксперимента (направление «Химическая технология») не сдавали ЕГЭ по физике, поэтому освоение дисциплины в 10-11 классах оказалось для многих на периферии образовательного процесса. В этих условиях оценка и коррекция базовых (стартовых) знаний особенно важна. Для экономии времени мы отказались от входного тестирования по дисциплине в целом и проводим диагностирующее тестирование перед освоением каждого модуля. Нарушение целостности курса, которое неизбежно происходит при таком подходе, по нашему мнению, может быть компенсировано дальнейшим изучением физики в вузе. Диагностирующее тестирование проводится в электронном формате с использованием тестов закрытого типа. Нашей целью является удовлетворительный для освоения модуля уровень стартовых знаний студента. Поэтому временные ограничения отсутствуют, количество попыток неограниченно. При неудаче студент имеет возможность изучить (или вспомнить) соответствующий школьный материал и вновь вернуться к тесту. При этом в идеале формируется достаточно однородная по базовым знаниям аудитория, что значительно упрощает дальнейшую работу преподавателя.

Как известно, число часов, отводимых на аудиторную работу, систематически сокращается. Учебные планы, составленные для направления «Химическая технология» по ФГОС последнего поколения, отводят на весь лекционный курс физики всего 36 часов (против 96 часов 10 лет назад). В этих условиях существенно возрастает ценность каждой лекции и возникает необходимость оперативной проверки качества ее усвоения.

Усвоение лекции, прочитанной в традиционном формате (в аудитории) мы проверяем в ее конце, отводя на это не более 10 минут. Студенты отвечают на три стандартных вопроса:

1. Какие физические явления рассматривались на лекции?
2. Какие основные выводы можно сделать при рассмотрении этих явлений?
3. Где и как эти физические явления применяются?

В зависимости от темы лекции и от количества студентов проводится либообщее обсуждение, либо письменная работа. Временные затраты преподавателя по проверке работ в последнем случае, конечно, очень велики.

Учебные лекционные материалы в электронном ресурсе состоят из набора страниц и вопросов; переход на следующую страницу возможен только при правильных ответах о содержании текущей страницы (число вопросов от 2 до 4). Количество попыток и время освоения каждой страницы неограниченны. Лекция считается освоенной, если после прочтения всех ее страниц студент успешно проходит тестирование, содержащее 10 заданий. При этом число попыток и время ограничено. В случае неудачи студенту необходимо вновь вернуться к изучению учебных материалов.

Структура лабораторного практикума построена таким образом, что каждая работа на реальной установке дублируется виртуальной лабораторной работой. При этом число лабораторных работ пришлось сократить. Чтобы такое сокращение не было фатальным, выполнение части виртуальных работ мы относим к самостоятельной работе студента.

Критериями оценивания выполнения лабораторного практикума являются устойчивые навыки проведения физического эксперимента и умение работать с измерительными приборами (аудиторная среда), умение рассчитывать погрешность измерения (аудиторная и электронная среды), умение оценивать правдоподобность полученного результата (аудиторная и электронная среды), умение использовать соответствующие физические законы для измерения физических величин (аудиторная и электронная среды). Важной частью выполнения практикума является сравнение результатов реальной и виртуальной лабораторных работ, сравнение результатов с теоретически предсказанными.

Практические занятия по решению задач мы проводим только в аудиторной среде. Аудиторное занятие состоит из трех частей [6] и включает разбор типовых задач по модулю, работу студентов в мини-группе по совместному решению предложенной задачи с последующим представлением решения всей группе и преподавателю, решение качественных задач. Контроль активности студента на практическом занятии осуществляется путем начисления баллов за каждую часть занятия.

В самостоятельную работу студентов мы выносим решение индивидуального задания по модулю. Решенное задание студент представляет преподавателю в электронном виде, защита задания происходит индивидуально в электронной среде. Критерии оценки задания:

• владение физическими законами и использование их при решении задач;
• правильное комментирование физических формул;
• знание основных физических величин и констант.

Оцениваются также полнота (количество задач), сроки и самостоятельность выполнения задания.

На экзамене необходимо оценить уровень достигнутых результатов обучения (РД), степень сформированности соответствующих компетенций и, по возможности, соотнесение конкретных физических знаний со своей будущей профессией. На экзамене проверяются:

• системные теоретические знания основных физических явлений и законов, основных физических величин и констант, знания единиц измерения физических величин;
• умение четко и правильно комментировать физические формулы;
• умение делать аргументированные выводы и обобщения, приводить примеры;
• навыки анализа физических явлений;
• знания о методах экспериментального исследования в физике, классификации физических измерений и корректной оценки погрешностей при их проведении;
• понимание принципов действия измерительных приборов и устройств.

Заключение

Организация мероприятий по качественному контролю знаний в смешанной модели обучения многократно увеличивает объем работы преподавателя, как на стадии подготовки контрольных заданий, так и на стадии их проверки. Задания должны быть разнообразны, нацелены на проверку различных аспектов дисциплины, содержать большое количество вариантов и часто обновляться. Увеличивает нагрузку преподавателя и организация виртуального общения студентов и преподавателя в режиме on-line. Однако нельзя не отметить положительный результат этого процесса. Активная деятельность преподавателя по разработке контрольных мероприятий нового типа способствует систематическому повышению его квалификации, как в своей профессиональной области, так и в области информационных технологий.

Основной проблемой студента по нашим наблюдениям обычно оказывается его недостаточная компьютерная грамотность. Вынужденный переход на полностью дистанционное обучение в условиях самоизоляции (Covid 19) особенно ярко высветил эту проблему у студентов неинформационных направлений.

Главная проблема оценивания - адекватность результатов контроля истинному уровню знаний. Частью этой проблемы является и надежная идентификация личности, сидящей за компьютером. Предлагается масса организационных и технических решений этой проблемы. По нашему мнению, единственным надежным средством является изменение менталитета обучаемых.

Экзамен (промежуточная аттестация) по физике должен обязательно проводиться в режиме реального контакта студента и преподавателя. В этом случае все возможные негативные последствия общения в электронной среде могут быть скорректированы.

Благодарности Авторы выражают глубокую благодарность сотрудникам КрасРЦКОО М.М. Уткиной и О.В. Говориной за плодотворные обсуждения.	Acknowledgement The authors Express their deep gratitude to M. M. Utkina and O. V. Govorina For their fruitful discussions.
Конфликт интересов Не указан.	Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Трифонов А.Ю. Сравнительный статистический анализ оценки математических знаний студентов первого курса / А.Ю. Трифонов, А.А Михальчук // Открытое и дистанционное образование – 2007. – № 1 (25). – С. 44 – 50.
2. Вопилова Л.В. Компьютерное тестирование как метод непрерывного контроля, диагностики и коррекции знаний по физике / Л.В. Вопилова, О.Ю. Маркова //Вестник КГПУ – 2013. – № 3(25). – С.81–84.
3. Шакиров Р.Х. Оценивание учебных достижений учащихся: методическое руководство / Р.Х. Шакиров, А.А, Буркитова, О.И. Дудкина // Б: «Билим». – 2012. – 80 с.
4. Никитина М.С. Модель смешанного обучения в системе высшего образования [Электронный ресурс] –URL: https://docplayer.ru/40906130. (дата обращения: 15.06.2020)
5. Кравченко Г.В. Использование модели смешанного обучения в системе высшего образования / Г.В Кравченко // Известия Алтайского государственного университета – 2014. – № 2. – С.22 – 25.
6. Кудрявцева О.А. Интеграция традиционных и дистанционных образовательных технологий в курсе «Физика» / О.А. Кудрявцева, Е.Ю. Юшкова // Международный научно – исследовательский журнал – 2020. – № 5 (95). – С.173 – 177.
7. Кудрявцева, О.А. Электронный учебный ресурс «Физика» – URL: https://dl.sibsau.ru. (дата обращения: 15.06.2020)
8. Маркова О.Ю. Пути формирования профессиональных компетенций при подготовке бакалавров для лесной отрасли / О.Ю. Маркова, Л.В. Вопилова, С.Г. Лукинова // Глобальный научный потенциал. 2017. – № 8(77). – С. 7-10

Список литературы на английском языке / References in English

1. Trifonov A.J. Sravnitel'nyj statisticheskij analiz ocenki matematicheskih znanij studentov pervogo kursa [Comparative statistical analysis of an estimation of the mathematical knowledge of students of the first year of tutoring] / A.J. Trifonov A . Mihal'chuk // Otkrytoe i distancionnoe obrazovanie [Open and distance education] – 2007. – No. 1 (25). – P. 44 – 50. [in Russian]
2. Vopilova L.V. Komp'juternoe testirovanie kak metod nepreryvnogo kontrolja, diagnostiki i korrekcii znanij po fizike [Computer testing as a method of continuous monitoring, diagnostics and correction of knowledge in physics ]/ L.V. Vopilova, O.Ju Markova // Vestnik KGPU [Bulletin of the KGPU] – 2013. – No.3 (25). – P. 81–84. (accessed: 15.06.2020) [in Russian]
3. Shakirov R.H. Ocenivanie uchebnyh dostizhenij uchashhihsja: metodicheskoe rukovodstvo [Assessment of students ' academic achievements: methodological guide] / R.H. Shakirov, A.A, Burkitova, O.I Dudkina // B: «Bilim». – 2012. – 80 p. [in Russian]
4. Nikitina M.S. Model' smeshannogo obuchenija v sisteme vysshego obrazovanija [Mixed model of teaching in higher education] / M.S. Nikitina // URL: https://docplayer.ru/40906130 (accessed: 15.06.2020) [in Russian]
5. Kravchenko G.V. Ispol'zovanie modeli smeshannogo obuchenija v sisteme vysshego obrazovanija [The model of the blended learning in the system of the higher education] /G.V. Kravchenko// Izvestija Altal'skogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of the Altai state university] – 2014. –No 2. – P.22 – 25. [in Russian]
6. Kudrjavtseva O. A. Integracija tradicionnyh i distancionnyh obrazovatel'nyh tehnologij v kurse «Fizika» [Integration of traditional and distance learning technologies in the course “Physics»] / O.A. Kudrjavceva, E. Yu. Yushkova // Mezhdunarodnyj nauchno – issledovatel'skij zhurnal [International research journal] – 2020. – No. 5 (95). – P.173 – 177. [in Russian]
7. Kudrjavtseva O.A. Jelektronnyj uchebnyj resurs Fizika [Electronic learning resource "Physics"] /O.A. Kudrjavtseva // available at: https://dl.sibsau.ru. (accessed: 15.06.2020) [in Russian]
8. Markova O.Ju. Puti formirovanija professional'nyh kompetencij pri podgotovke bakalavrov dlja lesnoj otrasli [Ways of forming professional competencies in the preparation of bachelors for the forest industry] / O.Ju. Markova, L.V. Vopilova, S.G. Lukinova // Global'nyj nauchnyj potencial [Global scientific potential] – 2017. – No. 8(77). – P. 7-10. [in Russian]