В третьем параграфе "Организация педагогического эксперимента и анализ его результатов" описан педагогический эксперимент и проанализированы полученные результаты.

Педагогический эксперимент по теме диссертации проводился в три этапа: поисково-констатирующий, формирующий и контрольно-оценочный. На каждом этапе ставятся свои цели и решаются конкретные задачи исследования. Эффективность разработанной методики обучения на основе ПМК проверялась по следующим критериям: владения базовыми понятиями математического моделирования, умение применять полученные знания в решении поставленных задач. Диагностический инструментарий эксперимента включал в себя: промежуточные контрольные работы и итоговое тестирование. Вопросы составлены таким образом, чтобы выявить не только знание терминологии, но и умений проводить расчеты, анализировать предложенную ситуацию, ориентироваться в рамках конкретной модели.

Педагогический эксперимент проводился на базе Астраханского государственного университета в течение двух учебных лет (2008-2010 гг.).

В нем принимали участие студенты 5 курса: группа - ИН-51, специальность - 030100 "Информатика", дисциплина - "Компьютерное моделирование", общее количество человек (за два года) - 61 и преподаватели: Пономарева И.С., Бубенщикова И.А., Тарасевич Ю.Ю., Манжосова Е.Н., Кушнер А. Г.

По традиции группа была разбита на две примерно равные подгруппы (экспериментальная и контрольная). Группы формировались таким образом, чтобы были сравнимы по основным показателям равенства начальных условий, существенным с точки зрения исследования. Обучение в экспериментальной группе осуществлялось с использованием разработанного ПМК, в контрольной группе - традиционными способами, без обращения к разработанным программно-методическим материалам.

Выдвигаются две гипотезы: нулевая гипотеза (Н0) - предполагается, что различие средних значений уровня знаний недостаточно значительно, и поэтому новая методика не оказывает никакого влияния; альтернативная гипотеза (H1) - различия между обоими распределениями достаточно значимы и обусловлены влиянием новой методики.

Для проверки эффективности применяемой методики мы воспользовались t-критерием Стьюдента для независимых выборок. В результате проведенных расчетов получен следующий результат: табличное значение t_крит равняется 2,004 при допущении возможности риска сделать ошибочное суждение в пяти случаях из ста (уровень значимости = 5% или 0,05). Табличное значение t_крит равняется 2,66 на уровне значимости = 1% или 0,01). Полученное эмпирическое значение (4,814) находится в зоне значимости t_эмп > t_крит. Если полученное в эксперименте эмпирическое значение t превышает табличное, то есть основания принять альтернативную гипотезу (H1) о том, что обучаемые экспериментальной группы показывают в среднем более высокий уровень знаний, откуда следует вывод о преимуществе экспериментальной методики обучения.

Рассмотрим диаграммы, по которым устанавливаются и анализируются связи между параметрами экспериментальных объектов. Сравнение успеваемости в контрольных и экспериментальных группах осуществлялось по нескольким критериям, учитывая: время, затраченное на исследование одной модели; количества рассмотренных моделей; результаты итогового тестирования, выполненного после изучения материала.

Рис. 8 Графическое отображение результатов итогового тестирования (средний балл) в контрольной и экспериментальной группах.

Как видно из диаграммы средний балл экспериментальной группы выше, чем средний балл контрольных групп.

Рис. 9. Графическое отображение времени, затраченного на исследование одной модели в контрольной и экспериментальной группах

Как видно из диаграммы экспериментальной группой затрачивается меньше всего времени на исследование одной модели, а, следовательно, появляется возможность для рассмотрения большего числа моделей.

Рис. 10. Графическое отображение правильно выполненных заданий итогового тестирования в контрольной и экспериментальной группах

Из диаграммы видим, что студенты экспериментальной группы успевают рассмотреть наибольшее количество моделей.

Проведение педагогического эксперимента подтвердило гипотезу - разработанная методика с использованием ПМК в процессе обучения дисциплинам, связанным с математическим моделированием способствует более качественному усвоению знаний. На основании полученных результатов педагогического эксперимента можно говорить об эффективности использования разработанной методики с применением ПМК.

В заключении сформулированы следующие выводы:

В ходе теоретического и экспериментального исследования поставленной научной проблемы в соответствии с целью и задачами исследования получены следующие выводы и результаты:

1. В результате анализа и исследования существующих подходов и методик использования ПМК в образовании, определены основные цели использования ПМК в процессе обучения дисциплинам, связанным с математическим моделированием. Это позволило определить основные направления и требования к использованию ПМК в образовательном процессе вуза, что открывает новые возможности совершенствования процесса обучения математическому моделированию и позволяет максимально вызвать интерес к изучению предмета.

2. Разработана структура учебного материала и методика проведения лабораторных работ по математическому моделированию с использованием ПМК.

3. Разработаны методические приёмы использования ПМК. Последовательность предъявляемых заданий соответствует логике формирования итоговых знаний, которые, согласно методическому подходу, слагается из цепочки определенных умений. Для каждого из разделов выявлены требования к первоначальной подготовке, предшествующей изучению данного раздела, а также требования к знаниям и умениям по окончанию изучения раздача.

4. На основании разработанной методики реализован программный комплекс с использованием ИКТ.

5. Действенность разработанной методики использования ПМК была доказана в ходе экспериментальной работы, проводившейся в течение нескольких лет.

6. Получила подтверждение гипотеза исследования о том, что если обучение студентов основам математического моделирования в естествознании проводить по предлагаемой методике, с использованием ПМК, то это позволит повысить эффективность образовательного процесса и качество усвоения учебного материала: студенты затрачивают значительно меньше времени на исследование; за счет графических возможностей решение задач становится более наглядным; регулярное применение компьютера позволяет студентам относиться к программным средствам как к удобным рабочим инструментам; использование ПМК дает возможность сосредоточиться на содержательной части изучаемой системы, изучить качественные особенности ее поведения, не отвлекаясь на техническую реализацию.

Основное содержание диссертационного исследования отражено в следующих публикациях автора