Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”

Разработка научно-методической системы обучения студентов

“Эконом-МИСиС”

Приложение к докладу

“О работе института экономики и управления промышленными предприятиями”

Авторы: проф. Осадчий В.А.,

проф. Михин В.Ф.

В институте экономики и управления промышленными предприятиями в течение ряда лет ведутся работы в области совершенствования научно-методических аспектов обучения студентов. Создана и используется компьютерная образовательная среда в сети Интернет (портал econom.misis.ru), реализующая схему совместного - аудиторного и дистанционного обучения, а также проведения научных исследований (рис. 1, 2).

Рис. 1 Главная страница портала econom.misis.ru

Рис. 2 Страница образовательной среды

Применение таких форм обучения стимулирует мотивацию студентов, активную систематическую самостоятельную работу обучающихся, что вместе с аудиторной работой должно обеспечить улучшение качества подготовки специалистов, развивать творческую инициативу, повысить объективность оценок, уменьшить отсев студентов, повысить прозрачность и информативность учебного процесса.

Представленные данные будут касаться в основном студентов института ЭУПП, хотя многие преподаватели используют эти подходы при чтении экономических дисциплин для студентов других институтов.

Совершенствование учебного процесса в институте осуществляется по следующим направлениям:

- обеспечение учебными и методическими материалами;

- самостоятельная работа студентов;

- контроль ритмичности работы студентов;

- использование активных методов обучения;

- оценка знаний;

- внедрение в учебный процесс различных форм коммуникаций;

- учебные планы и загрузка студентов;

- прозрачность работы преподавателей;

- защита информации и достоверность получаемых результатов.

Развитие компьютеров и сети Интернет может оказать большую помощь в развитии этих направлений. Отмечена тяга молодёжи к компьютеру, глобальным сетям, игровым элементам. Студенты много времени проводят в сети и необходимо пытаться использовать эти тенденции для стимулирования тяги к учёбе.

При организации учебного процесса стремились стимулировать ритмичную самостоятельную работу студентов и минимизировать дополнительную нагрузку на преподавателей за счёт использования компьютерной программы, а также обеспечить максимальную лёгкость освоения работы в системе, надёжность и защиту информации.

Обеспечение учебными материалами

После авторизации на сайте (рис. 3, 4) студент видит список дисциплин, изучаемых в текущем семестре, при необходимости определяется с дисциплинами по выбору, может ознакомиться с общими методическими и справочными материалами. Кроме того, в качестве подсказки, он получает перечень работ по всем учебным дисциплинам, срок выполнения которых уже наступил (рис. 5).

Рис. 3 Авторизация студента

Рис. 4 Главная страница студента

Рис. 5 Выбор студентом учебной дисциплины

Выбрав учебную дисциплину, он получает полный комплект учебных и методических материалов - программу курса, презентацию, учебное пособие, глоссарий, пособие по практическим занятиям, лабораторный практикум, методические указания, а также дополнительные материалы - сканированные источники, что избавляет его от необходимости тратить время на поиск требуемой литературы (рис. 6) Здесь же он может перейти к выполнению компьютерной лабораторной работы, получить задание, выбрать тему реферата, курсовой работы и проекта, выполнить тест.

Рис. 6 Материалы по учебной дисциплине при наличии траектории

Предусмотрено автоматическое формирование заданий, выбора тем рефератов, тестов.

Учебные материалы (обычные файлы в формате MS Word) преподаватели передают в ЦНТО, сотрудники которого после придания им общего стиля размещают их в системе. Размещение непосредственно преподавателями не практикуется по той причине, что материалы требуют зачастую серьёзного редактирования.

Администрация института и руководство кафедры имеют актуальную информацию о наличии учебных материалов в системе и могут её проверять и контролировать, как и продолжительность работы студентов по каждой учебной дисциплине.

В настоящее время в образовательную среду загружено 417 пособий, 112 презентаций, 441 траектория, 6845 тестов, включающих 424333 вопроса.

Помимо этого в системе имеется библиотека сканированных учебников и пособий (свыше 6000 наименований), доступных для чтения студентам и преподавателям, а также каталог книг и журналов читальных залов института.

Реализована поисковая система по учебным материалам, размещённым на сайте.

Обучение по траекториям

Практика показала, что схема подачи учебных материалов, когда предоставляется полный доступ обучающегося к учебным материалам и обучающийся сам определяет последовательность и сроки выполнения мероприятий, слабо стимулирует систематическую работу. Поэтому в институте ЭУПП внедрена “жёсткая” схема, регламентирующая условия изучения каждой дисциплины.

Наряду с этими привычными компонентами, студенту предоставляется так называемая траектория - разбитый на фрагменты по 6-10 стр. учебный материал с проверочными тестами (рис. 7, 8, 9). Шаги траектории становятся доступными в установленные сроки. Студент допускается к выполнению следующего шага только после успешного прохождения предыдущего. За несвоевременное выполнение шагов начисляются штрафные баллы.

Рис. 7 Фрагмент траектории изучения учебной дисциплины

Рис. 8 Фрагмент учебного материала в траектории

Рис. 9 Тестирование

Студент последовательно получает порции учебного материала и тесты для проверки усвоения. При неудовлетворительной сдаче теста система возвращает его к повторному изучению соответствующих разделов курса.

В траекторию можно включить материалы предшествующих учебных дисциплин, чтобы “освежить” необходимые начальные знания, а также создать разветвляющиеся траектории для студентов с различными способностями.

Для того чтобы исключить формальное перелистывание задаётся минимальное время изучения фрагмента (страницы), которое определяется программой исходя из объёма изучаемого текста.

В траекторию также могут быть включены другие контрольные мероприятия, например, отсылка преподавателю выполненного домашнего задания, материалов КНИР и др.

Траектория позволяет сориентировать студента какой учебный материал и к какому сроку он должен проработать для подготовки к лекции, практическому занятию, лабораторной работе.

Преподаватель имеет возможность корректировать траекторию (например, даты выполнения работ). Студентам доступ к отдельным шагам траектории открываются примерно за неделю до указанного срока.

Контролируются сроки выполнения, затраченное время. В результате накапливается информация о степени усвоения материала (оценки и баллы). Штрафные баллы за несвоевременное выполнение работ и использование дополнительных попыток стимулируют регулярность работы и внимательное изучение материала.

Преподаватель в наглядной форме в графическом виде в любой момент может видеть продвижение каждого студента группы по траектории (рис. 10, 11). Может получить информацию об усвоении материала по каждой теме, а также вопросы, на которые студент не смог дать правильный ответ для собеседования, что фактически позволяет исключить пробелы в знаниях (рис. 12).

Рис. 10 Текущая информация о прохождении траектории студентами группы

Рис. 11 Прохождение траектории студентами группы в графическом виде

Рис. 12 Протокол тестирования

Обучение по траекториям организовано практически по всем дисциплинам для студентов института ЭУПП. Это позволит стимулировать работу студентов, вовремя принять меры воздействия.

Есть опыт использования траекторий при выполнении КНИР - на каждом этапе в указанные сроки студент должен направить преподавателю для проверки соответствующий материал.

В осеннем семестре реализовано 3367 человеко-траектории по 84 учебным дисциплинам (рис. 13).

Рис. 13 Перечень дисциплин с траекториями

Многие преподаватели при обучении студентов других институтов также использовали обучение по траекториям.

Контроль знаний

Образовательная компьютерная среда включает измерительные средства оценки знаний - тесты (рис. 9).

Для обеспечения объективности результатов тестирований требуется не менее 16 вопросов на 1 час лекций. Доступ к правильным ответам не имеют даже работники центра, обслуживающие сервер.

Вопросы могут быть 10-ти различных типов, в том числе с анализом и морфологической обработкой текста. Наряду с привычными видами тестовых вопросов широко используются сложные задачи с произвольным числом проверяемых числовых и текстовых параметров, с заданным алгоритмом, что позволяет формировать фактически никогда не повторяемые не только тесты, но и отдельные уникальные вопросы. Это позволяет обеспечить приобретение навыков в решении типовых задач.

Помимо тестов в траектории, в начале каждого месяца автоматически открываются тесты независимого тестирования, а также проводится подтверждающее тестирование в аудитории.

Наряду с обязательными для всех обучающихся тестами (в траектории, подтверждающими, независимыми, экзаменационными и другими), преподаватель может предусмотреть и самостоятельно сформировать тесты для отдельных студентов в качестве дополнительных проверочных испытаний, которые могут несколько повысить их рейтинг.

Программа статистически определяет трудность вопроса по результатам ранее полученных ответов всех студентов на этот вопрос - чем больше правильных ответов, тем ниже коэффициент трудности. Вместе с этим, проводит анализ качества вопросов - выделяет сомнительные вопросы, на которое студенты не дают правильных ответов, и слишком лёгкие вопросы для последующего анализа преподавателем (рис. 14), а также выдаёт статистику результатов тестирований по каждой из тем.

Рис. 14 Анализ качества тестов, выявление проблемных вопросов

Вопросы, на которые студент не смог дать правильный ответ, накапливаются по каждой дисциплине и в списке доступных тестов появляется так называемая отработка, выбрав которую студент получает тест, составленный из этих “неудобных” вопросов. Если студент на этот раз отвечает правильно, этот вопрос исключается из списка. Это позволяет студенту ликвидировать пробелы в знаниях, а преподавателю - следить, какие разделы усвоены студентом недостаточно хорошо (рис. 15).

Рис. 15 Устранение пробелов в знаниях

В соответствии с требованиями, траектории предусматривали не менее одного тестирования в месяц, но предпочтительным являлась еженедельная подача учебного материала и проверка усвоения с помощью теста. Помимо этого предусматривается также подтверждающее (проходящее в аудитории, с преподавателем) тестирование и независимое ежемесячное обязательное тестирование по вопросам, базирующимся на существующих образовательных стандартах (оно проводится сотрудниками ЦНТО). Для этой цели в институте ЭУПП имеется 11 компьютерных классов, в том числе 2 поточных аудитории (Б-1138 и Б-436).

Преподаватели и администрация управляют тестированием - имеют возможность открывать и закрывать доступность теста, устанавливать условия тестирования (число задаваемых вопросов, число попыток, время тестирования), а также предусматривать тестирование доступное только с компьютеров с заданными IP-адресами (конкретных аудиторий).

Во время лекции, при наличии компьютеров, преподаватель, наряду с автоматической регистрацией присутствия, может провести блиц-тестирование. Что, безусловно, стимулирует более активную работу слушателей,

Успешно опробовано поточное проведение обычных экзаменов и государственного экзамена одновременно в 6-х компьютерных классах института (свыше 100 мест).

Наличие протоколов тестирований с данными студентом и правильными ответами уменьшает опасность возникновения конфликтных ситуаций (рис. 12).

Лабораторный практикум и научная работа

Учитывая то, что люди запоминают достаточно мало из того, что видят, больше из того, что видят и слышат, много из того, что видят, слышат и делают, большое внимание уделяется созданию лабораторного практикума.

Лабораторные работы, в том числе тренажёры, студенты могут выполнять как в компьютерных классах института, так и с домашних компьютеров (рис. 16).

Рис. 16 Список лабораторных работ по дисциплине

Лабораторные работы, выполняемые на компьютере, в общем случае могут содержать три компонента (шага) - допуск в виде теста, выполнение с проверкой правильности и защита работы (тест). Компьютер автоматически формирует задания, рассчитывает баллы и выставляет оценки на каждом этапе и за работу в целом (рис. 17, 18).

Рис. 17 Информация о допуске и выполнении лабораторной работы

Рис. 18 Пример лабораторной работы-тренажёра

Полученные оценки автоматически заносятся в электронный журнал преподавателя.

В настоящее время в системе доступно 28 лабораторных работ по экономике и 29 типовых расчётов, оформленных в виде лабораторных работ по математическим дисциплинам.

Описание лабораторной работы, как и другие учебные материалы, может содержать видеофрагменты.

Закуплено также много учебных фильмов по экономике, которые демонстрируются иногда в аудитории, но чаще даётся задание студентам посмотреть их дома в системе для последующего обсуждения на занятии.

Студенты и преподаватели при выполнении научных работ и заданий имеют возможность выполнять экономические и технологические расчёты с использованием встроенных в образовательную среду программ (рис. 19).

Рис. 19 Пакет программ для технологических и экономических расчётов

Коммуникации

Выполненные задания студент отправляет преподавателю со страницы учебной дисциплины, а преподаватель видит их и получает на страничке журнала (рис. 20).

Рис. 20 Фрагмент списка выполненных студентами заданий, полученных преподавателем

Многие преподаватели оценили эту возможность контролировать динамику работы каждого студента.

Реализована также автоматическая регистрация посещений занятий на лекции в поточных аудиториях, где установлены компьютеры. Там же можно проводить блиц-тестирование.

Студенты резервируют дисциплины по выбору и темы курсовых работ с последующим утверждением преподавателем. При этом исключается выбор одной темы различными студентами курса.

Администраторы и преподаватели имеют также возможность осуществлять в образовательной среде адресную рассылку сообщений.

Электронный журнал преподавателя

Результаты прохождения траектории, выполнения тестов и лабораторных работ автоматически собираются в журнале и не могут быть изменены. Посещаемость занятий и оценки, выставляемые преподавателями на практических и семинарских занятиях, за контрольные работы, домашние задания, рефераты, курсовые работы, а также в дальнейшем на зачётах и экзаменах вводятся преподавателями в систему.

На завершающем этапе обучения компьютерная программа на основании данных по успеваемости студента готовит приложение к диплому.

Балльно-рейтинговая система

Массовое постоянное тестирование (только экономистов - 93444 тестирования по 120 учебным дисциплинам в течение семестра) обеспечило наличие достаточного количества оценок и баллов по каждой дисциплине на одного студента, позволило повысить достоверность оценки знаний и реализовать расчёт рейтинга.

Балльно-рейтинговая система удовлетворяет требования приказа и.о. ректора № 473 о.в. от 16.07.2012 г.

Рейтинг (месячный и накопительный) определяется как сумма произведений баллов на весовой коэффициент для каждого вида контрольных мероприятий (практические и семинарские занятия, лабораторные работы, контрольные работы, домашние задания, рефераты, тестирование самостоятельное, тестирование подтверждающее, посещаемость лекций и практических занятий, ритмичность). При расчёте рейтинга также учитываются бонусы и штрафные баллы (рис. 21).

Рис. 21 Рейтинг накопительный

Для каждого контрольного мероприятия (кроме практических занятий) в расчёт принимается лучшая попытка с понижающим коэффициентом (по умолчанию 0.95) за каждую попытку. Это подталкивает студента изучить материал перед тестированием, а не пытаться добиться результата за счёт дополнительных попыток.

Балл за практические занятия определяется как средний, исходя из имеющихся оценок у отдельного студента, и не зависит от числа оценок у каждого студента. Для всех остальных контрольных мероприятий оценка считается обязательной, если хотя бы у одного студента группы она есть. Отсутствующие оценки считаются двойками (балл равен нулю).

Отрицательный балл за посещаемость пропорционален числу пропущенных занятий и определяется как доля соответствующего весового коэффициента. Расчёт посещаемости лекций и практических занятий производится отдельно.

В расчёте балла за ритмичность самый большой отрицательный балл, заданный в весовых коэффициентах, получает студент группы, имеющий самое большое значение штрафных очков. Для остальных он определяется пропорционально.

Весовые коэффициенты (значимость) на каждый вид контрольных мероприятий по учебной дисциплине задаёт преподаватель (рис. 22).

Рис. 22 Весовые коэффициенты для расчёта рейтинга

Преподаватель имеет право проставить дополнительный бонус (не более 15), который прибавляется к текущему рейтингу (в рейтинг перед экзаменом войдёт с коэффициентом 0.7).

Курсовые работы и проекты оцениваются самостоятельно и учитываются в расчёте итогового рейтинга по дисциплине.

Текущий рейтинг может быть рассчитан в любой момент времени, что позволяет выявить отстающих студентов уже в начале семестра. Рейтинг служит основанием аттестации студента.

В соответствии с Положением о балльно-рейтинговой системе университета в зачётные и экзаменационные ведомости по учебным дисциплинам для бакалавров и специалистов института всех курсов очного обучения выдаются с рейтингами, использование которых является обязательным.

Рейтинг служит основанием для аттестации студентов, которая также вносится вместе с рекомендациями в образовательную среду. В институте ЭУПП проводится ежемесячная аттестация для оперативного принятия мер административно-воспитательного воздействия к нерадивым студентам (рис. 23).

Рис. 23 Ежемесячная аттестация

В зачётную и экзаменационную сессию дирекция распечатывает ведомости с итоговыми рейтингами (рис. 24). В ведомости проставляется рейтинг из расчёта 70 баллов, преподаватель на экзамене может добавить не более 30 баллов. При этом у студентов, не прошедших до конца траекторию, рейтинг в ведомости не печатается и они к экзамену не допускаются.

Рис. 24 Групповая экзаменационная ведомость с рейтингами

Учебные планы и загрузка студентов

Система дистанционного обучения предоставляет ряд дополнительных возможностей. Поскольку фактически весь учебный материал кроме аудиторных занятий студенты изучают в компьютерной образовательной среде, появляется возможность оценить затраты времени - трудоёмкость элементов учебного процесса, как всех студентов или группы, так и отдельного студента на изучение каждой дисциплины, что позволяет более рационально планировать учебный процесс (рис. 25).

Рис. 25 Статистика работы пользователей

Прозрачность работы преподавателей

Наряду с улучшением организации учебного процесса использование компьютерной системы наглядно показывает работу преподавателей - обеспеченность учебными материалами, тестами, наличие оценок, требовательность, активность работы в системе, как самих преподавателей, так и студентов по той или иной учебной дисциплине (рис. 26).

Рис. 26 Информация о состоянии учебного процесса по дисциплинам преподавателя

Независимое тестирование позволяет оценить соответствие используемых программ, а также материалов преподавателя требованиям контролирующих органов и стандартов.

В период внедрения системы приходилось заставлять преподавателей готовить учебные материалы и тесты, выставлять оценки, следить за работой студентов в системе. Теперь большинство отмечает удобства, связанные с обеспечением учебными материалами, наличием достаточного количества оценок, регулярностью работы студентов.

Достаточно успешное использование компьютерного контроля самостоятельной работы студентов во многом стало возможным благодаря тому, что практически не увеличивает загрузку преподавателей кроме их прямой обязанности - подготовить учебные материалы и контрольный инструментарий, а также следить за работой студентов. При этом никаких дополнительных требований по оформлению учебных материалов и тестов не предъявляется. Редактирование материалов осуществляют сотрудники ЦНТО.

Важным фактором является административный контроль, руководство кафедры и администрация института может легко проверять наличие и соответствие учебного материала программе курса, а также наличие оценок (рис. 27, 28).

Рис. 27 Обеспеченность учебного процесса по дисциплинам кафедры

Рис. 28 Наличие оценок

В весеннем семестре 128 преподавателей (не считая преподавателей с административными правами) работали в системе в среднем почти по 20 часов.

Образовательную среду активно используют не только преподаватели института ЭУПП, но и преподаватели других институтов, ведущие преподавание нашим студентам. Полный комплект учебных материалов размещён, например, по математическим дисциплинам (лекторы Карасев В.А. и др.), физические основы производства (лектор Серов Г.В.), химические основы производства (лектор Брагазина О.А.), электротехника (лектор Шамаро Л.А.) и ряду других.

В последнее время активно подключились преподаватели бывшего горного института.

Защита информации и достоверность получаемых результатов

В любой информационной системе защита информации и достоверность получаемых результатов является важнейшим элементов, в значительной степени определяющим успех её эксплуатации.

В образовательной среде реализована авторизация пользователей и отслеживание всех выполняемых ими действий. При этом студенты первые три раза могут войти по номеру студенческого билета (личного дела), запомнить пароль и в дальнейшем входить по нему. Остальные пользователи получают персональные пароли. Определены категории и подкатегории пользователей со своими функциями и правами доступа к информации и её изменению.

Права доступа к информации зависит не только от категории пользователя, но и принадлежности, например, кафедры. Например, преподаватель может видеть программы всех курсов, а учебные материалы только своей кафедры; может посмотреть результаты тестирования и править только журнал по своей учебной дисциплине. Заведующий кафедрой и учёный секретарь обладают большими правами.

Вся информация хранится на сервере в зашифрованном виде.

При тестировании производится модификация так, что текст вопроса фактически никогда не повторяется, что делает бессмысленным копирование вопроса в буфер.

Кроме того производится анализ работы пользователей с целью выявления несамостоятельных тестирований. Эти предположения отражаются в журнале преподавателя.

Online-тестирование подтверждается также тестированием в аудитории под присмотром преподавателя.

Заключение

Использование компьютерной образовательной среды позволило

- обеспечить учебными материалами,

- активизировать работу студентов в течение семестра, что повышает качество образования и выживаемость знаний,

- повысить объективность оценки знаний за счёт большого количества контрольных мероприятий и использования компьютера,

- обеспечить прозрачность работы преподавателей,

- улучшить информированность администрации о состоянии учебного процесса,

- облегчить решение ряда организационных вопросов (выдача ведомостей, приложений к диплому и др.).

Низкая трудоёмкость поддержания системы, её интеллектуальность, “дружественный” интерфейс в значительной степени способствуют её успешному применению.

По мнению деканата, за счёт внедрения балльно-рейтинговой системы число неуспевающих студентов несколько уменьшилось, но при этом уменьшилось и число отличных оценок. Очаровать компьютер сложнее, чем преподавателя!

Имеется возможность получать оперативную интегрированную информацию об успеваемости отдельных студентов, групп студентов и др.

Многие преподаватели отмечают более серьёзное отношение студентов к учёбе и улучшение уровня знаний. Добросовестные студенты более уверенно чувствуют себя на экзамене, так как большая часть оценки (70 %) сформирована за счёт предшествующей семестровой работы.

Разработанная система отражает как традиционную структуру обучения в высших учебных заведениях с использованием групп студентов, специальностей и учебных планов, так и современные тенденции перехода к дистанционному обучению, т.е. возможность обучаться в любое время и в любом месте, по индивидуальным планам и графикам. Она особенно эффективна в дистанционном обучении и втором высшем образовании, которое есть в нашем институте.

Подготовленные с помощью системы сводки наличия учебных материалов, работы студентов и преподавателей, состояния посещаемости и успеваемости регулярно рассматриваются на оперативках дирекции и заседаниях Учёного совета института.

Система имеет интуитивно понятный и удобный интерфейс, подсказки к каждой странице и не требует никаких специальных знаний от пользователей при работе с ней. Тем не менее, было организованно обучение студентов 1-го курса и добровольное обучение преподавателей. Разработана памятка для преподавателей по использованию рейтингового контроля.

Образовательная среда постоянно совершенствуется. В частности, ведутся работы над модулями, помогающими отслеживать формирование не только знаний, но также и компетенций.

В стадии опробования подсистемы соревнования между группами, дополнительных стипендий на конкурсной основе, подсистемы для абитуриентов, выпускников и работодателей (рис. 29, 30, 31).

Рис. 29 Главная страничка абитуриента

Рис. 30 Главная страница выпускника

Рис. 31 Начальная страница работодателя

Образовательная среда может также работать на английском и французском языках и может быть легко дополнена любыми другими.

Web-система зарегистрирована в России и США под именем Dist, удостоена наград на выставках (рис. 32, 33).

Рис. 32 Регистрация программы

Рис. 33 Награды программы