Применение логистической регрессии в педагогическом исследовании (на примере анализа роли инновационной деятельности в развитии методологической культуры педагога)

Формирование методологической культуры выступает важнейшим направлением совершенствования профессионального развития педагога в системе непрерывного педагогического образования. Проблема становления современного педагога, обладающего актуальными для образовательной практики компетенциями, исследование механизмов и разработка средств, непрерывного повышения уровня квалификации и мастерства в педагогической деятельности является важной и значимой, так как от уровня профессионально-педагогической культуры педагогического корпуса во многом зависит динамика прогрессивных изменений в современном обществе. Методологическая культура запускает внутренние механизмы системных изменений педагогической деятельности, которые в свою очередь ведут к системным изменениям в области воспроизводства человеческого капитала, отвечающего требованиям современного социума. В процессе исследования методологической культуры как практического и теоретического феномена, нами разработаны теоретико-методологические основы понимания его сущности в междисциплинарном контексте в связи с теми процессами, которые определяют сущность методологической работы в сфере образования, включающие критериально-типологическую теоретическую модель и компетентностный профиль методологической культуры педагога, а также концепцию проектирования процесса развития методологической культуры в системе непрерывного педагогического образования [1]. Важным направлением работы по повышению уровня методологической культуры выступает участие педагогов в инновационном движении, которое обеспечивается реализацией технологии рефлексивно-деятельностного трансфера инновационных образцов педагогической деятельности и системы ее ресурсного обеспечения [2].

Основная часть

Разработанная нами критериально-типологическая модель и ее конкретизация в профиле компетенций в составе методологической культуры педагога позволили разработать соответствующее диагностическое сопровождение: анкеты, опросные листы, вопросы собеседования, программы наблюдения и др. Важнейшей составляющей диагностического сопровождения выступает анкета самооценки уровня развития методологической культуры. Анкета включает подробный набор профессионально важных характеристик педагога-субъекта методологической культуры, которые представлены как 60 утверждений, подлежащих самооценке. Данные характеристики были обоснованы нами в процессе моделирования и описаны в критериально-типологической модели методологической культуры педагога. Далее они были переведены в замеряемые компетенции с помощью созданного компетентностного профиля методологической культуры, позволившего осуществить формулировку утверждений, представленных в анкете. Все утверждения были распределены на четыре группы в соответствии с содержанием системноструктурной онтологии методологической культуры, обоснованной нами в процессе исследования, и составили наполнение аксиологического, когнитивного, операционально-деятельностного и рефлексивного компонентов. Каждый компонент методологической культуры задается 15 характеристиками и оценивается по 5-балльной шкале. Это задает возможность выделить подуровни личностной мотивации и самоопределения на методологическую культуру; развития методологического мышления; освоения способов деятельности - основ методологических способностей; склонности к рефлексивной работе.

Таким образом, анкета включает в себя инструкцию для педагогов, характеристики методологической культуры педагога, сгруппированные по ее четырем компонентам (аксиологический, когнитивный, операционально-деятельностный и рефлексивный), пятимерную шкалу самооценки в диапазоне от 0 до 4. Анкета разработана по принципу оценки степени соответствия утверждений представлениям о себе респондентов.

С помощью описанного нами диагностического инструментария было проведено анкетирование, в котором принимали участие 400 педагогов учреждений общего среднего образования Могилевской области, из которых 82 человека являлись участниками инновационного проекта Министерства образования Республики Беларусь "Внедрение модели формирования методологической культуры учащихся в образовательном процессе", важнейшим педагогическим условием реализации которого выступила методологическая культура педагогов-инноваторов.

Для обоснования эффективности разработанной нами технологии и ее ресурсного обеспечения осуществлен анализ данных педагогического эксперимента с помощью логистической регрессии. Логистическая регрессия (Logit-модель) позволяет оценить взаимосвязь между независимой переменной х и вероятностью бинарного исхода с помощью так называемой логистической функции:

^Р(УІ ^хі---^хк⁾ і + _е-(ъ_а +^ь ₁^х ₁+^ь 2^х 2 +-Ач⁾

где Р(у | х ₁...х_к) показывает условную вероятность бинарного результата (у) в зависимости от значения признаков объясняющих переменных.

В нашем случае бинарный результат - принадлежность педагогов к основной или инновационной группе. В качестве независимых факторов нашего исследования выступили средние значения компонентов в составе методологической культуры педагога: аксиологического, когнитивного, операционально-деятельностного и рефлексивного. Для статистического анализа использовался пакет STATISTICA 7.0. Необходимо отметить, что с помощью Logit-модели можно оценить влияние всех независимых факторов не по отдельности, а в их совокупности, а также выделить наиболее значимые факторы.

Нами была проведена статистическая обработка и анализ данных педагогического эксперимента, которые показали, что все компоненты в составе методологической культуры педагога и их операционализированные показатели статистически значимо отличаются в выделенных группах респондентов. С помощью уравнения логистической регрессии нам было важно выделить наиболее значимые различия в основной и инновационной группе педагогов.

На первом этапе было построено уравнение со всеми четырьмя компонентами в составе методологической культуры педагога в качестве независимых переменных. Коэффициенты регрессии и их статистическая значимость приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Параметры уравнения логистической регрессии для компонентов методологической культуры

*- статистическая значимость р < 0,05

Уравнение регрессии статистически значимо (с ² =232,39, р < 0,0001), но среди выделенных и исследуемых компонентов в составе методологической культуры значимыми оказались только когнитивный и операционный компоненты. В связи с вышеуказанным нам было важно улучшить полученную модель, воспользовавшись пошаговым включением и исключением переменных для того, чтобы получить уравнение статистически достоверное с максимальным количеством значимых факторов. Методом пошагового исключения получили уравнение, в котором остались только два значимых фактора (таблица 2).

Таблица 2 - Параметры уравнения логистической регрессии после пошагового исключения факторов

*-- статистическая значимость p < 0,05

Данные таблицы свидетельствуют о том, что уравнение регрессии в целом статистически значимо (c² = 227,3, p < 0,0001), таким образом, можно говорить, что когнитивный и операционально-деятельностный компоненты методологической культуры являются наиболее значимыми в различиях между основной и инновационной группами педагогов, участвующих в педагогическом эксперименте.

Используя полученную модель, нами был осуществлен расчет вероятности отнесения респондента в ту или иную группу. "Критические" значения этого отнесения определялись с помощью, так называемой ROC-кривой [3]. ROC-кривая показывает зависимость количества верно классифицированных положительных примеров от количества неверно классифицированных отрицательных примеров. При этом предполагается, что у классификатора имеется некоторый параметр, варьируя который, мы будем получать то или иное разбиение на два класса (в нашем примере это 1 - принадлежность к инновационной группе, 0 - к основной). Этот параметр часто называют порогом, или точкой отсечения (cut-off value). По модели рассчитываются такие параметры качества, как чувствительность и специфичность. Чувствительность (Se) показывает долю истинно положительных случаев, правильно идентифицированных моделью (*100%), а специфичность (Sp) показывает долю истинно отрицательных случаев, правильно идентифицированных моделью (*100%) (рисунок).

ROC-кривая для Logit-модели с двумя независимыми факторами

Качество построенной модели оценивается с помощью показателя AUC (Area Under Curve) - площадь под ROC-кривой. В нашем случае получено значение AUC = 0,945, что позволяет сделать вывод о том, что наша модель обладает высокой прогностической силой, а интервал AUC в диапазоне 0,9 - 1 свидетельствует об отличном качестве полученной модели. Для идеального классификатора график ROC-кривой проходит через верхний левый угол, где доля истинно положительных случаев составляет 100% или 1.0 (идеальная чувствительность), а доля ложно положительных примеров равна нулю (AUC = 1,0). Таким образом, чем ближе кривая к верхнему левому углу, тем выше предсказательная способность модели и наоборот, чем меньше изгиб кривой и чем ближе она расположена к диагональной прямой, тем менее эффективна модель. Идеальная модель обладает 100% чувствительностью и специфичностью. Однако на практике добиться этого невозможно, более того, невозможно одновременно повысить и чувствительность, и специфичность модели. Компромисс находится с помощью порога отсечения, так как пороговое значение влияет на соотношение Se и Sp [3]. Порог отсечения нужен для того, чтобы применять модель на практике: относить новые примеры к одному из двух классов в процессе обоснования эффективности экспериментальной работы.

Существует два наиболее широко применяемых метода для расчета порога отсечения. Первый метод основывается на достижении минимума величины (Se-Sp), для реализации второго метода достигается максимум величины (Se+Sp). Выбор того или иного оптимального порога отсечения (а также любого другого желаемого порога) производится на основе требований, предъявляемых исследователем к прогностическим характеристикам модели. Полученные результаты для нашей логистической модели представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Результаты расчета порога отсечения двумя методами

Таким образом, при получении теоретического значения у > 0,23 у того или иного респондента его следует отнести к категории 1, то есть к инновационной группе. Оба способа дают приблизительно одинаково высокие уровни чувствительности и специфичности и близкие пороги отсечения, то есть еще раз можно констатировать тот факт, что полученная модель имеет высокую прогностическую точность.

Кроме того, мы проанализировали каждый компонент в составе методологической культуры педагога, для выявления наиболее значимых отличий в исследуемых характеристиках. Анализ данных, связанных с аксиологическим компонентом в составе методологической культуры педагога позволяет отметить явное противоречие между самооценкой уровня развития его составляющих и развитием таких главных показателей аксиологического блока, как способность декларировать ценностные основания педагогической деятельности, потребность в культурном преобразовании педагогической деятельности, потребность в осмыслении и преодолении противоречий педагогической деятельности. Наибольшие значения получили такие качества педагога, которые связаны с ценностью самореализации, а те качества, которые раскрывают ценности критериально организованной деятельности и рефлексивного образования, получили меньшие значения. Данные выводы также были подтверждены в процессе регрессионного анализа (таблица 4).

Таблица 4 - Параметры уравнения логистической регрессии показателей аксиологического компонента

*-- статистическая значимость р < 0,05

Уравнение регрессии в целом статистически значимо (с ² = 114,3 р < 0,0001), статистически значимы только две группы ценностей в составе аксиологического компонента методологической культуры из трех.

Анализ данных, связанных с когнитивным компонентом в составе методологической культуры педагога позволяет констатировать тот факт, что результаты самооценки его составляющих оказались ниже, чем аксиологического компонента. Результаты самооценки свидетельствуют о том, что педагоги испытывают затруднение с пониманием "деятельностной" действительности педагогического процесса, 52,3% педагогов осознают значение позиций в деятельности, но сомневаются, что могут их реализовать, а 11,3% педагогов испытывают затруднение в понимании таких позиций, понимают, что владеют такими важнейшими характеристиками методологического стиля педагогического мышления, как техника мышления, на невысоком уровне. Данные выводы были подтверждены результатами регрессионного анализа (таблица 5).

Таблица 5 - Параметры уравнения логистической регрессии показателей когнитивного компонента

*-- статистическая значимость р < 0,05

Уравнение регрессии в целом статистически значимо (с ² = 232,3,р < 0,0001).

Результаты исследования операционально-деятельностного компонента свидетельствуют о том, что методологические способности педагога, в основе которых лежат обоснованные нами способы реализации процессов, конституирующих методологическую культуру, развиты на низком или критическом уровнях. Результаты регрессионного анализа подтвердили данный вывод (таблица 6).

Таблица 6 - Параметры уравнения логистической регрессии показателей операционально-деятельностного компонента

*-- статистическая значимость р < 0,05

Уравнение регрессии в целом статистически значимо (с ² = 230,04р < 0,0001).

Анализ самооценки педагогами рефлексивного компонента в составе методологической культуры основывался на результатах оценки действий педагога, определяющих специфику обоснованных нами на этапе теоретического моделирования трех типов рефлексии (проспективного, актуального и ретроспективного) в зависимости от ее места в функциональной системе педагогической деятельности. Полученное уравнение логистической регрессии показало, что статистически значимы различия всех трех типов рефлексии в составе рефлексивного компонента методологической культуры педагога (таблица 7).

Уравнение регрессии также статистически значимо (c² = 140,62 p < 0,0001).

Таблица 7 - Параметры уравнения логистической регрессии показателей рефлексивного компонента

Таким образом, с помощью регрессионного анализа мы доказали эффективность экспериментальной работы, которая заключалась в реализации авторской технологии рефлексивно-деятельностного трансфера инновационных образцов педагогической деятельности и ее ресурсного обеспечения в процессе научного консультирования инновационного проекта "Внедрение модели формирования методологических способностей учащихся в образовательном процессе". Наиболее выраженные изменения педагогического мышления и деятельности произошли у педагогов-участников инновационной деятельности, которые отражают содержание когнитивного и операционально-деятельностного компонентов методологической культуры.

Кроме того, использование логистической регрессии в качестве метода бинарной классификации позволило качественно оценить те системные различия, которые существуют внутри содержательных характеристик, описывающих сущность каждого компонента в составе методологической культуры педагога для дальнейшей работы в области повышения уровня педагогической квалификации работников образования.

Список использованных источников

1. Снопкова, Е. и. Методологическая культура педагога: междисциплинарные основы и теоретическое содержание: монография / Е.И. Снопкова. - Могилев: МГУ имени А.А. Кулешова, 2017. - 188 с.

2. Снопкова, Е. и. Технология развития методологической культуры педагога в процессе инновационной деятельности / Е.И. Снопкова // Образование как фактор развития интеллектуально-нравственного потенциала личности и современного общества: материалы VIII Междунар. науч. конф., 8-9 ноября 2018 г. / отв. ред. доц. М.И. Морозова. - СПб. : ЛГУ им. А.С. Пушкина, 2018. - С. 25-30.

3. Паклин, Н. Логистическая регрессия и ROC-анализ - математический аппарат / Н. Па- клин [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.basegroup.ru/library/analysis/ regression/logistic/. - Дата доступа: 30.04.2019.

Размещено на Allbest.ru