Электронный тест для определения компонентов познавательной активности учащихся на уроках информатики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Электронный тест для определения компонентов познавательной активности учащихся на уроках информатики

Денисов Дмитрий Павлович

Огрызков Владимир Евгеньевич

Доцент Сибирского института бизнеса и информационных технологий, кандидат технических наук, доцент

Аннотации

Развитие информационных систем и коммуникаций предполагает активный поиск новых форм диалога учащихся и преподавателя. Увлечение детей играми и примитивные коммуникационные акты развлекательного характера в интернет-среде существенно препятствуют правильному, адекватному представлению о потенциале современных персональных устройств, решению образовательных, научно-прикладных задач. Следует учитывать, что доля контингента, испытавшего пагубное воздействие рекламной и игровой индустрии сети Интернет, в общей массе учащихся возрастает. электронный тест студент

Вниманию педагогов предлагается электронный тест, охватывающий особенности мобильной техники, эмоционального состояния, связанного с ней, и форматами данных, к которым учащиеся обращаются на интернет-порталах, коммуникативной активностью в виртуальном социуме.

На наш взгляд, анкета для учета компонентов познавательной активности студентов - эффективный инструмент для диалога, в котором учащиеся и педагог найдут общие темы и интересы, полезные сведения для совместной работы, регламент безопасного поведения в многомерном пространстве сетевых взаимодействий.

ELECTRONIC TEST TO DETERMINE THE COMPONENTS OF COGNITIVE ACTIVITY OF STUDENTS IN COMPUTER SCIENCE LESSONS

Denisov Dmitriy P.

Lecturer at Omsk College of law, PhD in Agriculture

Ogrizkov Vladimir E.

Assistant Professor at the Siberian institute for business and informational technology PhD in Technical sciences, Associate Professor

Abstract. The development of information systems and communications suggest an active search for new forms of dialogue between students and teachers. A children's rage for games and primitive communication acts in the Internet environment significantly interfere with the correct, adequate idea of the potential of modern personal devices, the solution of educational, scientific and applied problems. One should note that the share of those, who have experienced the devastating impact of the advertising and gaming industry of the Internet, is increasing in the whole amount of students.

The present work offers the teachers the e-test that covers specifics of the mobile technology, the emotional state associated with it, and formats of the data to which learners are addressing on the Internet portals, as well as the communicative activity in the virtual society. In our opinion, the questionnaire for taking into account the components of cognitive activity of students is an effective tool for dialogue, in which students and teachers will find common themes, interests, useful information for teamwork, rules of a safe behavior in a multidimensional space of the network interactions.

Развитие информационных систем, интернет-технологий и коммуникаций определяет возрастающую роль мобильной техники в образовательной среде, изменяет стереотипы аудиторной и внеаудиторной работы, предполагая активный поиск новых форм диалога учащихся и преподавателя.

Современные студенты и школьники в совершенстве владеют несколькими типами портативных устройств, располагают опытом их применения в сети, знакомы с новейшими рекомендациями специалистов программной индустрии. Ноутбуки и сенсорная техника - компьютерный парк студенческой молодежи по своей вычислительной мощности и функциональности часто превосходит стационарные компьютеры учебных классов.

Тем не менее, увлечение играми и развлечениями, примитивные коммуникационные акты при использовании высокопроизводительной техники и ресурсов Интернет в быту не всегда способствуют воспитанию у детей целостного представления о потенциале современных персональных устройств относительно решения образовательных, научноприкладных задач в будущем.

Как полагает Т.В. Калинина, воспитание информационной культуры подрастающего поколения является социальным заказом нового общества: неуправляемые информационные процессы, в которые включены дошкольники вне надлежащего контроля со стороны педагогов и родителей, могут нести непосредственную опасность для физического и психического здоровья детей [1]

Погружаясь в интернет-ресурсы, пользователи привыкают к переработанным, упрощенным изображениям, не требующим от них критического мышления, не создающим перед ними никакой проблемы. Это приводит к тому, что при столкновении с изображениями одного сюжета возникают сложности восприятия [2]

Обучение вычислительным процедурам и программированию должно опираться на проектирование среды, способствующей явным процессам мышления, а не опосредствованным компьютерной техникой [3]

Одним из факторов формирования коммуникативной культуры младших школьников, по мнению М.Д. Горячева, является популяризация чтения [4].

Игровые методы в школах не менее популярны и практикуются при изучении гуманитарных и естественных дисциплин, активизируя знания, вызывая эмоциональное отношение к предметам, развивая воображение, творчество и познавательный интерес [5]

Как показывает анализ влияния компьютерной игры на психическое развитие в младшем школьном возрасте, игры могут выступать как дидактические средства обучения и способствуют оптимизации учебной деятельности, интеллектуальному развитию, освоению правил и норм поведения [6]

Если школьники с ранних лет в совершенстве освоили лишь игровой вариант применения компьютера, их трудно перевоспитать в колледже или вузе применительно к строгому регламенту решения учебных задач. Следует учитывать, что доля контингента, испытавшего пагубное воздействие рекламной и игровой интернет-индустрии, в общей массе учащихся возрастает.

Ведь дети, легко привыкая к успеху в узкой и ситуативной области (установка программ, настройка интерфейса), переоценивают свой потенциал в информатике, наивно полагая, что мощные компьютеры так же успешно решат любые прикладные задачи в будущем, "если понадобится".

Конечно, индивидуальные компьютерные средства на уроке можно ограничить или запретить. Исключить игры, аудиозаписи и видеоролики, раз и навсегда определить стереотип "правильного" поведения учащихся в образовательном и электронном, в том числе и виртуальном, социуме.

Однако, увы, как показывает опыт, именно активные на занятиях студенты имеют большие базы изображений, увлекаются музыкой, в курсе новинок кинематографа, много читают и делятся впечатлениями в сети!

Не исключено, что многие проблемы эмоциональной перегруженности можно решить, если их как-то учесть, выразить количественно, определив тенденции и скрытые причины снижения мотивации к знаниям, связанные с пробелами в формировании информационной культуры дома или в школе, отрицательным влиянием игровых технологий.

На наш взгляд, электронный тест, охватывающий особенности мобильной техники и связанного с ней эмоционального состояния, является тем необходимым инструментом продуктивного диалога, в котором учащиеся и педагог найдут общие темы, интересы, полезные сведения для совместной работы и регламент, правила безопасного поведения в многомерном пространстве сетевых взаимодействий.

Анализируя проблемы, связанные с прямым или косвенным воздействием на молодежь игр и рекламы, мы пришли к выводу о необходимости учета условных составляющих познавательной активности студентов, исходя из форматов данных, контактов и связей, которые они развивают в сети (рис. 1).

В соответствии с рис. 1, гармония в виртуальном пространстве коллективного взаимодействия - это область пересечения интересов и взаимопонимания в решении общих задач на фоне применения мощной, производительной техники и потока данных.

Любой из компонентов имеет психологическую окраску: трудолюбие (work) зависит от мотивации, эмоциональность (sentimental) - интуитивное качество находить, чувствовать эстетическое начало в рутинных операциях и творчество (creative) - направленное желание исследовать и преобразовывать действительность.

Рис. 1. Условные компоненты познавательной активности студентов в компьютерном классе

Если принять условные составляющие как модель поведения, то речь пойдет о стереотипах пользователей, сформировавшихся не без влияния игрового социума и способных доминировать в классе:

1. Консерватор (work).

Студент, работающий много, увлеченно, но по сущности - однообразно, стремится свести элементы новизны к многократному и успешному повторению уже пройденного материала.

Консерватор эффектно демонстрирует мастерство на базе остаточных знаний - настройках системы, объемах и скоростях, откатанных программных кодах и алгоритмах, игровых характеристиках компьютеров (видеокарта, процессор, оперативная память). К преподавателю относится благосклонно - как к младшему по знаниям.

2. Феноменально творческая личность (creative).

Отличается любознательностью и позитивом, успешно осваивает технические средства, программные продукты, алгоритмы, с одной особенностью - если сочтет их новыми и полезными для повышения статуса в электронном социуме. Предпочитает уклоняться от монотонного, однообразного труда - отладки программ, поиска ошибок, кропотливых расчетов - подводных камней компьютеризации в будущем. Овладеть новейшей программой, ультрасовременной техникой, приемом, формулой, блеснуть эрудицией и закрыть "окно" - кредо студента. Активно общается, охотно помогает однокурсникам в освоении интерфейса, рационален. Экстремально творческие персоны склонны обучаться самостоятельно, однако авторитет преподавателя для них особенно значим.

3. Сентиментальная натура (sentimental).

Тип учащегося, рассматривающего компьютер исключительно как источник удовольствия. Предпочитает "зависать" в социальных сетях, на форумах или телепередачах, активно коллекционирует и обсуждает иллюстрации, видеоролики. Перепады настроения, рассеян в работе, компьютер осваивает хаотично, совершая множество ситуативных, лишних действий, с избытком эмоций при выполнении простейших процедур, общителен в рамках увлечений, болезненно чувствителен к критике. Засыпает на сложных примерах, тем не менее отзывчив к иллюстрированным, анимированным, хорошо структурированным и понятным заданиям, высоко ценит индивидуальный подход.

Молодежи свойственно развивать контакты в сети и воспринимать действительность в красочных, иллюзорных тонах виртуального мира, накапливать иллюстративный материал под воздействием моды, без переосмысления, альтернативы - по ситуации.

В этой связи математический аппарат и средства визуализации предлагаемого теста позволяют наглядно, в сравнении с многолетними данными обнаружить дисгармонию, информационный перегруз или, по крайней мере, задуматься над этим, сделать вывод о сильных и проблемных сторонах применения высокопроизводительной и мобильной техники в сети, виртуальном пространстве знаний.

Разработанная нами анкета для определения условных составляющих занимает 23 листа книги MS Excel, работает без применения макросов, результат прохождения теста отражается стрелочными индикаторами и цветовой гаммой ячеек (рис. 2). Вопросы, иллюстрации и пояснения предполагают самостоятельное заполнение учащимися всех пунктов и позиций анкеты, без помощи и влияния преподавателя. В расчетной части книги нет защищенных листов, все алгоритмы открыты для студентов, имеются необходимые пояснения.

Весомое преимущество анкеты-теста - возможность применения в роли некоторого, пусть и игрового, но инструмента коммуникативной и личностной рефлексии. Итоговый результат индивидуального тестирования оценивается по цвету фона лепестковой диаграммы - "сенсорной розы", в четырех цветах - градациях (25, 50, 75, 100%) (см. рис. 2).

Например, результат теста - "синий квадрат" констатирует узкий спектр интересов, минимум работоспособности, творчества, эмоций: по крайней мере, одна из условных составляющих имеет критически низкий уровень - заметно ниже средней в потоке. Голубой и зеленый цвет выражают соответствие общей массе, желтый - перегруз по всем направлениям компьютерной активности.

Фон розы настроен по лимитирующему фактору, поэтому в верхней части листа расположены три индикатора, детализирующие оценку.

Для наилучшего восприятия [7] положение и габариты индикаторов, формат иллюстраций и пояснений на страницах электронного теста проектируем с учетом пропорции золотого сечения (37/63 - для рисунков и 44/56 - для диаграмм).

Рис. 2. Электронная анкета - книга MS Excel, лист "Результат"; роза имеет зеленый фон

В частности, на рис. 2. индикаторы показывают высокий уровень познавательной активности, который поддерживается в основном за счет мобильных, в том числе и ладонных компьютерных средств (небольшая секторная диаграмма слева). Студент увлекается техникой, ориентируется на зрительные образы, однако имеет некоторые проблемы с адаптацией к образовательному социуму.

Кратко поясним схему и алгоритмы обработки входных данных (рис. 3, 4).

В результате опроса учитываем 12 параметров (Х. - j-й вектор - столбец двумерной матрицы наблюдений), при этом Х 6 и Х 7 являются обобщенными характеристиками:

Хг - стаж самостоятельной работы за ПУ, лет; Х 2 - количество установленных программ; Х 3 - дневной сеанс работы за ПК, часов, Х 4 - персональных страниц в сетях, Х 5 - контактов в сети (содержание адресных книг); Х 6 - суммарное число применяемых типов ПК.

Далее, Х 7 - 2 сумма триггеров ASMR (автономная сенсорная меридиональная реакция); Х 8 - максимальный период продуктивной работы, мин; Х 9 - объем текста, читаемого без перерыва, страниц, Х - количество просмотренных кинолент за текущий месяц, Х - объем мобильной фонотеки, файлов, Х - количество изображений в альбомах социальной сети.

Следует учесть, что доступность ресурсов сети, рост производительности и улучшение эргономических характеристик персональных устройств обнаруживает тенденцию увеличения большинства показателей. Сама обстановка в современном обществе, как указывает Л.Н. Боброва, побуждает педагогов и обучающихся всех возрастов и направлений к систематическому и практически ежедневному использованию интернет-ресурсов в образовательных целях - как для поддержки учебного процесса, так и одного из средств его организации и осуществления [8]

Поскольку значения параметров различаются более чем на порядок - в частности, количество типов ПК варьирует в интервале 1 6, триггеров ASMR - 1 15, фотографий в сети - 1 10 000 единиц и более, необходимо выполнить преобразование входных дат.

Стандартизация данных позволяет отразить варьирование показателей на универсальной шкале (-3о 3о) и оценить совокупный эффект разнокачественных параметров (см. рис. 3).

Для этой цели для каждого показателя X определим ожидаемое среднее значение в текущем году - по результатам обработки многолетних наблюдений и, соответственно, рассчитаем отклонения от прогноза для отдельных дат: A x.. = x.. - x.(avemge); полученные разности разделим, соответственно, на о.. Установим максимально возможное значение x.(max) для каждого параметра в пределах исследований (с вероятностью 95%).

В нейронных сетях для преобразования дат используется sigmoid function - зависимость вида s(x) = 1/(1 +exp(-a•x)), при этом коэффициент a определяет наклон графика (рис. 4). При a = 2 функция s(x) близка к интегральной функции нормированного распределения (в частности, и на интервале -3 ч 3).

Для величин большего порядка (например, количество фотографий в сети) целесообразно выбрать пологий график, то есть уменьшить a. Оптимальный коэффициент наклона aj для каждой кривой находим путем расчета минимума целевой функции Z = У sj(xj(max) - xj(average)) ЃЁ min. Данные преобразования и корректировки необходимы для обеспечения адекватной работы индикаторов электронной анкеты: точности и чувствительности.

Функцию s(x) находим до взвешивания величин, она изменяется в интервале 0 ч 1, при xij = xi(average), sj(0) = 0,5 (см. рис. 4). Это положение стрелки на шкале индикатора соответствует среднестатистическому (т. е. выровненному, по многолетним данным) уровню ответов (акцентируется смайликом, см. рис. 2).

Рис. 3. Схема обработки стандартизированных данных

Рис. 4. Функции, применяемые для преобразования дат: 1 - интегральная кривая нормированного распределения, 2,3,4 - sigmoid function s(x) при a = 2; 1; 0,5

Преобразование дат с помощью функции s(x) с оптимизацией наклона по факторам позволяет минимизировать влияние выбросов - экстремальных значений исследуемых признаков, не типичных для исследуемой совокупности. Вклад переменных X. в вариацию условных показателей Yk различен и корректируется весами w.k, где к - индекс выходной переменной. При w.k = 0 влияние фактора на выходной показатель отсутствует.

Отсутствие линейной зависимости между оценками Yk следует проверить путем расчета матрицы корреляций llw.k II.

Например, в оценку творческой активности Y2(creaijve) с наибольшими весами войдут: Х 2 (количество используемых программ); Х 3 (количество каналов связи): Х 6 (типов ПК). Менее надежны Х 8 -продуктивный период работы, мин; Х 9 - объем текста, стр.; X - объем фонотеки; X - изображений в социальной сети. С отрицательным весом учитываем просмотр кинолент - X . В итоге текущий отсчет индикатора творческой активности определяется как Y2(creative) = 2 w.k-s.(x.)/'Lw.k-s.(x.(maxi)^W0%, где i - номер анкеты, j - индекс вектора, влияющего на creative, к = 2.

Отрицательные веса применяем для учета косвенного влияния факторов (при условии, если текущее значение параметра выше прогнозируемого, x..> x^avem e) Например, если студент указывает в анкете повышенное количество просмотренных видеороликов (фильмов, клипов), реальную работоспособность оценим с некоторым вычетом, поскольку развлекаться и учиться на одном экране, на наш взгляд, проблематично.

Лепестковая диаграмма (см. рис. 2), имеет 5 направлений по результатам группировки 15 триггеров ASMR по 5 с пересечением не более 2 отсчетов = (5-5 - 15)/5 = 2. Правильный пятигранник лепестковой диаграммы (зеленого цвета) соответствует среднему результату по многолетним данным в потоке. Автоматическое управление цветовой гаммой ячеек осуществляется с помощью инструмента MS Excel "Условное форматирование".

Анкета занимает около 6 Мбайт дисковой памяти (алгоритмы, пояснения, иллюстрации) и размещается на сервере, учащиеся сохраняют копию в каталоге группы под произвольным именем для индивидуального доступа.

Опрос проводим ежегодно, примерно через один-два месяца занятий, то есть после адаптации нового потока к условиям компьютерного класса, ответы учитываем однократно: для статистической обработки, накопления дат содержимое анкет через связь ячеек аккумулируется в итоговой книге. В дальнейшем учащиеся имеют возможность корректировать содержание теста, использовать анкету в плане самоанализа поведения в сети, отношения к форматам данных, играм, видео и музыке.

Электронная анкета может быть рекомендована как инструмент научно-поисковой деятельности в школе, колледже, вузе: рабочая версия теста доступна после публикации статьи; персональный сайт: http://dmid6.ucoz.net/, без регистрации и каких-либо ограничений.

Список литературы