Управление познавательной деятельностью обучающихся с использованием электронных таблиц

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 355.37

Управление познавательной деятельностью обучающихся с использованием электронных таблиц

Е.М. Лещенко, С.П. Кухаренко, Т.М. Белоусова, Е.В. Рыжкова

Аннотация

познавательный курсант тестирование электронный

В статье говорится об управлении познавательной деятельностью курсантов с помощью системы полидисциплинарного многоуровневого тестирования и реализации системы многоуровневого тестирования в среде электронных таблиц

Ключевые слова: полидисциплинарность, модели, задачи-тренажеры, уровни сложности.

Summary

The article describes the management of the cognitive activity of cadets with using a multidisciplinary multilevel testing system and the implementation of a multi-level testing system in a spreadsheet environment.

Keywords: polydisciplinarity, models, tasks-simulators, levels of complexity, the method of cascade decomposition.

Основная концепция управления познавательной деятельностью обучаемых - смещение приоритетов с совокупности знаний на способности выполнять определенные функции, используя знания [1, 2]. Такой подход позволяет по-новому рассматривать качество образовательного процесса в вузе и формулируется как компетенции в федеральных государственных образовательных стандартах.

Под компетенцией понимают знание и опыт, необходимый для решения теоретических и практических задач, а под компетентностью - способность применять знания и опыт для решения профессиональных, социальных и личностных проблем.

В нашем понимании компетентность - качество человека, завершившего образование определенной ступени, выражающееся в готовности (способности) на его основе к успешной деятельности с учетом ее социальной значимости и социальных рисков.

Стремлением подготовить выпускника, способного сразу после окончания вуза приступить к исполнению своих профессиональных обязанностей на достаточно высоком уровне, обусловлено формирование модели освоения учебного материала. Такая модель формируется с учетом логических связей между изучаемыми учебными элементами УЭ (модулями) общепрофессиональных дисциплин.

Показатели уровня усвоения учебного материала классифицируют глубину проникновения и качество владения курсантами учебным материалом. Такая классификация позволяет четко формулировать дидактические цели при проектировании учебного комплекса и на их основе определять его состав. Следует четко разделить какую часть элементов знания курсант должен уметь применять при решении задач (отрабатывается с применением учебных ППП) и владеть в практической деятельности (для этого необходимы тренажеры), а с какими-то элементами ему достаточно лишь познакомиться (знать) на уровне терминологии.

На рисунке 1 показаны пять уровней усвоения учебного материала.

«Нулевой» уровень _ уровень, при котором курсант способен понимать, т.е. осмысленно воспринимать новую для него информацию. Фактически речь идет о предшествующей подготовке курсанта, которая дает ему возможность понимать новый для него учебный материал. Условно деятельность курсанта на "нулевом" уровне называют пониманием.

Рисунок 1 - Показатели уровня усвоения учебного материала

Первый уровень _ это узнавание изучаемых объектов и процессов при повторном восприятии ранее усвоенной информации о них или действий с ними, например, выделение знакомой детали из сборочного чертежа. Условно деятельность первого уровня называют опознанием, а знания, лежащие в ее основе _ знания-знакомства.

Второй уровень _ это воспроизведение усвоенных ранее знаний от буквальной копии до применения в типовых ситуациях. Примеры: воспроизведение информации по памяти; решение типовых задач (расчет на прочность, расчет на жесткость). Деятельность второго уровня условно называют воспроизведением, а знания, лежащие в ее основе _ знания-копии.

Третий уровень _ это такой уровень усвоения информации, при котором курсант способен самостоятельно воспроизводить и преобразовывать усвоенную информацию для обсуждения известных объектов и применения ее в реальных (нетиповых) ситуациях. Примеры: решение нетиповых задач, элементы конструкторской или учебно-научной деятельности в кружках ВНО, выбор подходящего алгоритма из набора ранее изученных алгоритмов для решения конкретной задачи. Деятельность третьего уровня условно называют применением, а знания, лежащие в его основе _ знания-умения.

Четвертый уровень _ это такой уровень владения учебным материалом темы, при котором курсант способен создавать объективно новую информацию (ранее неизвестную никому).

Принято обозначать уровень усвоения учебного материала коэффициентом . Он может принимать значения =0, 1, 2, 3, 4 в соответствии с нумерацией уровней, приведенной на рисунке 1.

Для измерения степени владения учебным материалом на каждом уровне используют коэффициент

,

где P₁ - количество правильно выполненных существенных операций в процессе тестирования, P₂ - суммарное (общее) количество существенных операций в тесте или батарее тестов.

Каждой оценке традиционного вида можно привести в соответствие определенный коэффициент степени владения учебным материалом K, используемый для построения модели освоения определенного уровня:

K < 0,7 - неудовлетворительно;

0,7= K < 0,8 - удовлетворительно;

0,8= K < 0,9 - хорошо;

0,9= K <1,0 - отлично.

Иметь дело с обширными таблицами, содержащими как основные, так и производные данные, приходится в процессе инженерного анализа конструкций, механизмов и агрегатов. Автоматизация табличных расчетов во много раз повышает эффективность и качество работы. В настоящее время на рынке программ обработки электронных таблиц абсолютное первенство держит программа Excel фирмы Microsoft - универсальная программа управления электронными таблицами, которая используется для организации данных, вычислений, анализа результатов и поиска оптимальных решений [2].

На основании многолетней практики проведения практических занятий общепрофессионального цикла выделены две большие категории принципиально разных задач, для решения которых целесообразно использовать Excel:

- цепочечные расчеты по сложным формулам, при этом объем исходных данных невелик, и они вводятся преимущественно вручную (прочностные расчеты с применением МКЭ, оптимизация элементов конструкций: сложные и громоздкие расчеты);

- аналитическая обработка данных, которая во многих случаях сводится к простым операциям с большим объемом данных (например, курсовое проектирование деталей машин и механизмов: много данных, несложные расчеты).

Рассмотрим, какие возможности представляет программа обработки электронных таблиц.

2.1. Решение системы уравнений (второй уровень сложности, =2)

Задание. Найти решение системы уравнений для циклически изменяющихся напряжений двух взаимодействующих элементов конструкции и выполнить инженерный анализ полученных результатов

в диапазоне х?[0;3] радиан с шагом 0,2 графическим способом; ₀ - напряжения в расчетном элементе при статическом нагружении.

Методические указания. Построить оба графика функций напряжения на одном чертеже.

Рисунок 2 - Решение системы уравнений графическим способом

Вывод. Решение системы уравнений с помощью программы Excel представлено графически, как показано на рисунке 2. Совпадение численных значений напряжений двух взаимодействующих элементов конструкции приведет к резонансным явлениям и ее разрушению.

2.2. Решение уравнений методом подбора параметра [3] (третий уровень сложности, =3).

Подбор параметра является частью блока задач, который иногда называют инструментами анализа «что-если». Когда желаемый результат одиночной формулы известен, но неизвестны значения, которые требуется ввести для получения этого результата, можно воспользоваться средством «Подбор параметра» выбрав команду Сервис|Подбор параметра. При подборе параметра Microsoft Excel изменяет значение в одной конкретной ячейке до тех пор, пока формула, зависимая от этой ячейки, не возвращает нужный результат.

В качестве примера можно представить трансцендентное уравнение долговечности детали

2.3. Решение оптимизационных задач [3] (четвертый уровень сложности, =4)

Оптимизационные задачи в MS Excel решаются с помощью надстройки Поиск решения.

Для использования указанной надстройки надо в Excel выбрать команду Сервис|Надстройки, в открывшемся окне Надстройки выбрать из списка элемент Поиск решения и нажать кнопку ОК. В меню Сервис появится команда Поиск решения.

Процедура поиска решения позволяет найти оптимальное значение целевой функции, задаваемой формулой, содержащейся в ячейке, которая называется целевой, и соответствующие значения независимых переменных, от которых зависит целевая функция. В качестве целевой функции может выступать функция зависимости износа детали от качества ее поверхности. Эта процедура работает с группой ячеек, прямо или косвенно связанных с формулой в целевой ячейке. Чтобы получить по формуле, содержащейся в целевой ячейке, заданный результат, процедура изменяет значения во влияющих ячейках. Чтобы сузить множество значений, используемых в модели, применяются ограничения. Эти ограничения могут ссылаться на другие влияющие ячейки.

Средство поиска решения Microsoft Excel использует алгоритм нелинейной оптимизации Generalized Reduced Gradient (GRG2).

Таким образом, решается задача формирования предметных и общепредметных компетенций и компетентностных методик, которые будут непосредственно направлены на приобретение опыта решения практических профессиональных задач в целом и вытекают из них.

Приведенные примеры многоуровневых по сложности задач-тренажеров в среде электронных таблиц иллюстрируют возможность реализации одного из направлений управления познавательной деятельностью курсантов. В этом случае глубина проникновения и качество владения курсантами учебным материалом регулируется на основе полидисциплинарной модели освоения учебного материала объединяющей уровень усвоения в различных областях знаний.

Автоматическая регистрация статистических данных при полидисциплинарном обучении общепрофессионального цикла в системе КОС крайне важна в связи с необходимостью оперативной обработки большого объема информации (мониторинга) поступающей к педагогу в учебном процессе. Наиболее рационально можно организовать работу с небольшими реляционными базами данных с помощью электронных таблиц Excel. В этом случае электронные таблицы представляют собой списки.

Особенности организации списков:

- список содержит фиксированное количество полей (столбцов), определяющих структуру записи базы данных (строки);

- верхняя строка списка содержит имена полей (названия столбцов);

- имя поля может состоять из нескольких слов любого алфавита. Обязательно размещать в одной ячейке;

- список не может содержать объединенных ячеек;

- если какие-то столбцы листа заняты одним списком, то в этих столбцах не может располагаться другая информация;

- списку можно дать имя, чтобы использовать его в других списках;

- для полей списка можно использовать контроль ввода значений в ячейки списка.

Для повышения эффективности мониторинга учебного процесса можно использовать виртуальную кнопку спарклайн [3], позволяющую отобразить миниатюрную диаграмму размером в одну ячейку, для каждого обучаемого. На рисунке 3 показан пример экспресс-анализа усвоения отдельных модулей дисциплин каждым курсантом по месяцам.

Рисунок 3 - Пример экспресс-анализа усвоения отдельных модулей дисциплин каждым курсантом по месяцам

Использование электронных таблиц MS Exsel в учебном процессе позволяет эффективно достичь полной адаптации обучаемого к сложному полидисциплинарному образовательному процессу начальных курсов. Решение принципиально разных задач, таких как инженерный анализ, с одной стороны и полидисциплинарный мониторинг усвоения учебных модулей с другой стороны в единой среде электронных таблиц Excel, открывает широкие возможности для формирования объединенных творческих групп преподавателей различных диcциплин и обучаемых.

Элeктронные тaблицы дают преподавателю бoльшие вoзможности для достижения этапа самоорганизации у обучаемых, как одной из основных целей высшего образования.

Список литературы

1. Мунипов В. М., Зинченко В. Л. Эргономика: человеко-ориентированное проектирование техники, программных средств и среды.- M.: Логос, 2001.-134 с.

2. Гайдышев И. Решение научных и инженерных задач средствами Excel, VBA и C/C++ (+ CD-ROM). - М.: БХВ-Петербург, 2004. - 512 c.

3. Уокенбах Д. Excel 2013. Профессиональное программирование на VBA - М.: Диалектика, 2014. - 960 c.

Лещенко Елена Михайловна

ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина»

г. Воронеж, Россия

Д.т.н., профессор, старший научный сотрудник

Тел.: +7910 341 43 19

l.e.m.@bk.ru

Кухаренко Сергей Павлович

ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина»

г. Воронеж, Россия

К.т.н., доцент, доцент кафедры общепрофессиональных дисциплин

Тел.: +7961 029 61 16

serp49@rambler.ru

Белоусова Т.М., к.п.н., доцент

ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина»

г. Воронеж, Россия

К.п.н., доцент, доцент кафедры общепрофессиональных дисциплин

Тел.: +7920 406 57 25

t-belousova@mail.ru

Рыжкова Е.В., к.п.н., доцент

ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина»

г. Воронеж, Россия

К.п.н., доцент, доцент кафедры математики

Тел.: +7910 732 21 53

dikareva_ev@mail.ru

Размещено на Allbest.ru