Возможности модели смешанного обучения в химической подготовке будущих бакалавров металлургического направления

Размещено на http://www.allbest.ru/

Институт цветных металлов и материаловедения ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»

ВОЗМОЖНОСТИ МОДЕЛИ СМЕШАННОГО ОБУЧЕНИЯ В ХИМИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКЕ БУДУЩИХ БАКАЛАВРОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО НАПРАВЛЕНИЯ

Н.М. Вострикова

г. Красноярск

Аннотация

Анализируются возможности применения электронного обучения в химической подготовке будущих бакалавров в высшей школе. Показано, что из разработанных моделей смешанного обучения российскими и зарубежными исследователями активно исследуется модель «перевернутый класс». Предложена схема реализации модели «перевернутый класс» в информационно-деятельностной образовательной среде химической подготовки с учетом специфики химии как науки. Доказана результативность разработанной схемы при освоении темы «Электрохимические реакции» дисциплины «Химия неорганических и органических соединений» будущими бакалаврами металлургического направления в Сибирском федеральном университете. Отмечено повышение уровня усвоения материала, самостоятельности студентов в подготовке к занятию и выполнению заданий, интереса к предмету. Результативность применения модели «перевернутый класс» в химической подготовке будущих бакалавров зависит от насыщенности информационно-деятельностной образовательной среды образовательными ресурсами, обеспечивающими различные формы представления учебного материала, выбора траектории освоения материала студентами в зависимости от их индивидуальных особенностей, выполнение интерактивных заданий.

Ключевые слова: электронное обучение, смешанное обучение, модель «перевернутый класс», химическая подготовка, информационно-деятельностная образовательная среда.

Annotation

Vostricova N.M. Siberian Federal University, Institute of non- ferrous metals and material science, Krasnoyarsk, Russia

POSSIBLE MODELS OF BLENDED LEARNING IN TRAINING OF FUTURE BACHELORS OF METALLURGICAL MAJORS

The article considers the possibility of using e-learning in training of future bachelors in Chemistry at universities. It shows that Russian and foreign researchers use actively the model “flipped classroom” provided by blended learning.

It offers a scheme of model implementation «flipped classroom» in computer educational environment for training chemistry taking into account science specifics.

A pedagogical experiment was conducted at Siberian Federal University to determine the effectiveness of the methods developed. The experiment was carried out in the groups of metallurgical students on the module “Electrochemical reactions” in the framework of the discipline “Chemistry of inorganic and organic compounds”. It took place in 2015-2016 and 2016-2017 academic years per 33 students for each year.

The knowledge level of the theoretical material was analyzed by the results of the final tests based on the component analyses. The final test included 27 assignments. The assignments were aimed at identifying the level of knowledge of the conceptual apparatus, the ability to use the acquired knowledge in modified conditions, in particular the ability to describe/predict the processes taking place in the galvanic element, the chemical corrosion of two contact metals in the acid environment/wet air atmosphere, electrolysis of electrolyte solutions in inert electrodes/active anode. In accordance with the purpose of the pilot study were calculated median and coefficient of systematization of knowledge. The coefficient of the systematization of knowledge (coefficient of knowledge) was calculated according to the formula proposed by the A.V. Usova:

where l. - the number of components learned by i-student; l - the total number of components, that must be learned; N - the number of trainees.

Raising the median value: 3.8 (2015-2016), 3.9 (2016-2017) compared to 3.2 (2013-2014) within the framework of traditional training, as well as the systematization of knowledge factor: 0.72 (20152016), 0.75 (2016-2017) compared to 0.66 (20132014 g.g.) allows you to make a conclusion about the effectiveness of the proposed scheme.

Thus, the obtained results suggest that it is appropriate to apply the “flipped class model” as varieties of blended learning model in chemical training of future bachelors. However, its impact depends on the saturation of the electronic environment with educational resources that provide different forms of presentation of the training material, select the path of the material to be developed by students based on their individual characteristics, perform interactive tasks (glossary, construct logic-structural schemes, estimate and evaluate, etc.). Efficient training of students to classroom work frees up time in the classroom and helps solve more complex problems. Students learn how to plan and organize their own work to master the content of the discipline, acquire working skills, communicate in educational computer environment (IDOS), which has positive impact on the quality of their knowledge. With regard to problems, the organization of active student activity in an electronic environment is a labor-intensive process for the teacher, which, unfortunately, is not marked in the academic load. Our further research will involve studies of conditions for effective use of other models of blended learning.

Keywords: e-learning, blended learning, model “flipped classroom”, chemical training, information- and-activity-based educational environment.

Основная часть

Профессиональная компетентность инженера металлургической отрасли в значительной степени определяется качеством его химической подготовки, так как основу металлургических процессов переработки руд и концентратов составляют физико-химические явления. Поэтому в системе подготовки бакалавра металлургического направления цикл базовых химических дисциплин является основой для последующего изучения специальных дисциплин. Вместе с тем для инженерного образования в России характерны такие проблемы, как падение престижа профессии «инженер» и как следствие приток абитуриентов на технические специальности с низкими баллами ЕГЭ по математике, физике, химии. Поскольку базовая естественнонаучная подготовка является фундаментом для успешного освоения будущим инженером специальных дисциплин, это, безусловно, сказывается на качестве подготовки выпускников университетов.

Одним из возможных решений проблемы качественной фундаментальной естественнонаучной, и в частности химической, подготовки будущего бакалавра является использование электронного обучения (e-Learning). На данном этапе выделяются следующие основные причины его активного использования в системе высшего образования: конкуренция между вузами, связанная с набором студентов; стремление улучшить качество подготовки выпускника; стремление повысить эффективность работы университета в целом [4]. Фактически электронное обучение перестраивает мировой образовательный ландшафт. Создаются новые типы образовательных организаций: корпоративные университеты, платформы массового открытого онлайн-обучения и др. Традиционные университеты рассматривают е-Learning как значимый фактор адаптации образовательного процесса к потребностям современного студента, которого в полной мере можно отнести к цифровому поколению [1].

За последние 15 лет обширный опыт реализации электронного обучения накоплен за рубежом. Сложившиеся три модели e-Learning различаются соотношением распределения времени и объема работ между аудиторной и электронной компонентами и, как следствие, стратегиями обучения]:

• обучение с веб-поддержкой - до 30 % курса реализуется в сети: доставка контента, минимальное взаимодействие через LMS (электронную систему управления обучением) при выполнении самостоятельной работы, проведение текущего и промежуточного контроля и др.;

• смешанное обучение - модель, построенная на гибком комбинировании обучения в аудитории с занятиями в сети. При этом учебные взаимодействия в сети могут занимать до 80 % курса;

• полное электронное обучение - модель, в которой 80-100 % учебного процесса осуществляется в электронной среде, часто без очного взаимодействия [2].

Несмотря на то, что первые исследования по использованию e-Learning в химическом образовании на примере подготовки химиков-технологов были выполнены в России еще в 2007 г. [3], преподаватели химических дисциплин скептически относятся к электронному обучению вследствие таких причин, как сложности установления личности студента при его работе в электронной среде, проблемы внедрения e-Learning, учитывая такую специфическую организационную форму химической подготовки, как лабораторный химический практикум. Из известных моделей электронного обучения в отечественном высшем химическом образовании на данном этапе используется, в основном, обучение с веб-поддержкой [4, 5].

Однако существует мнение, что наибольшим потенциалом в повышении качества обучения и оптимизации учебного процесса в профессиональном образовании обладает модель смешанного обучения, которая построена на основе интеграции и взаимного дополнения технологий традиционного и электронного обучения, предполагающая замещение части традиционных учебных занятий различными видами учебного взаимодействия в электронной среде [1]. Из анализа зарубежных публикаций следует, что на данный момент разработаны следующие разновидности модели смешанного обучения: модель «перевернутого класса» (Flipped Classroom), модель «программного потока» (Program flow model), модель «сердцевины и спиц» (Core-and-spoke model); модель смешанного обучения IBM (IBM Blended Learning Model) и др. Основная задача, решаемая при разработке моделей, - это поиск оптимального сочетания очных и дистанционных (асинхронных и синхронных) занятий, разработка оптимальной системы контроля и самоконтроля, а также подходов к обеспечению индивидуального графика обучения [4. С. 74-77].

Данная статья посвящена анализу возможностей модели «перевернутый класс» как разновидности смешанного обучения в процессе химической подготовки студентов технических направлений на примере бакалавров металлургического направления в Сибирском федеральном университете.

Известно, что суть модели «перевернутый класс» заключается в перестановке ключевых составляющих учебного процесса на основе активного использования электронной обучающей среды. Особое внимание при этом уделяется проектированию электронных обучающих курсов (ЭОК) и организации учебного процесса [1, 4]. Так, G. Weaver и H. Sturtevant, используя данную модель при обучении общей химии, основной акцент сделали на переносе лекционного материала на самостоятельную внеаудиторную работу студентов с использованием видеофрагментов и презентаций, размещенных в электронной образовательной среде [6]. Время в аудитории посвящается совместному решению проблем. S.R. Mooring на основе анализа результатов исследований по использованию модели «перевернутый класс» в обучении химии отмечает, что все исследователи сочетают предаудиторную и аудиторную работу студентов при обязательной организации обратной связи по усвоению материала посредством различных форм контроля (опрос, тесты, викторины, контрольные работы и т.д.) [7]. Автор указывает на отсутствие в публикациях четкого описания деятельности студентов на аудиторных занятиях и вне аудитории (например, [8]). Эффективность модели разными авторами оценивается по результатам экзамена, анкетирования студентов, по количеству студентов, записавшихся на курсы химических дисциплин, и т.д. Однако выводы по результатам экзаменов не однозначны. Так, G. Weaver, H. Sturtevant показали резко отличающиеся результаты, J. Eichler, M. Christiansen сообщают, что нет разницы в итоговых экзаменационных оценках студентов, осваивающих химическую дисциплину традиционно и с использованием модели «перевернутый класс» [9, 10].

Согласно авторам работ [1, 8] структура модели «перевернутый класс» представлена тремя составляющими. Предаудиторная работа определяется как подготовка к лекции, предполагающая самостоятельную работу студентов по изучению теоретического материала, решение проблемных задач в электронной среде. Аудиторная работа предполагает практическую работу, являющуюся продолжением самостоятельной работы студентов, а постаудиторная работа направлена на закрепление материала дисциплины в электронной среде. Однако поскольку обучение химическим дисциплинам включает наряду с освоением теоретических знаний овладение практическими умениями в лабораторном практикуме, предаудиторная работа в модели «перевернутый класс» рассматривается автором данной статьи как самостоятельная работа студентов по подготовке к лекционным и лабораторным занятиям. Аудиторная работа на лекции пред полагает обсуждение основных положений той или иной химической теории, решение проблем, а на лабораторных занятиях - решение практикоориентированных задач, выполнение химического эксперимента. Постаудиторная работа направлена на закрепление учебного материала посредством выполнения заданий, оформления отчета по лабораторной работе и его последующей защиты.

Что касается электронной среды, в контексте компетентностного и информационно-деятельностного подходов нами обосновано использование понятия «информационно-деятельностная образовательная среда» (ИДОС), которая наряду с субъектами образовательного процесса включает информационные образовательные ресурсы, инструментальные и программные средства организации познавательной деятельности студентов с их использованием, современные педагогические технологии, образующие в совокупности интегративную педагогическую систему подготовки специалиста [11]. При этом ключевыми средствами ИДОС являются LMS (электронная система управления обучением) и технологии видеоконференц-связи [4]. Так, в СФУ используются LMS Moodle, предоставляющая широкие возможности как для организации дистанционных курсов, так и для поддержки очного обучения [12], и аппаратно-программный сервер многоточечных видеоконференций Mind.

Календарный план-график изучения модуля и содержание учебной деятельности студентов