Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ПСИХОЛОГО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ 12
1.1. Состояние проблемы контроля знаний и оценки достижений учащихся в современной педагогической теории 12
1.1.1. Функции и виды контроля. Дидактические требования к организации контроля 13
1.1.2. Место контроля в системе управления процессом усвоения знаний 17
1.1.3. Дидактические требования к содержанию контроля. Недостатки традиционных методов контроля 24
1.1.4. Анализ проблемы достижения учащихся с точки зрения современной психологической теории. Современные подходы к измерению качества знаний 28
1.2. Тестирование как метод контроля знаний 34
1.2.1. Методика разработки тестов 35
1.2.2. Преимущества тестовых заданий 41
1.3. Коррекция знаний как составная часть учебного процесса 44
1.4. Проблема использования новых информационных технологий в организации контроля и коррекции знаний 49
1.4.1. Теоретические вопросы использования новых информационных технологий для контроля и коррекции знаний 49
1.4.2. Психолого-педагогические проблемы использования НИТ для контроля и коррекции знаний 55
1.4.3.Сопоставление компьютерных и традиционных форм контроля и коррекции знаний..58
1.4.4. Особенности контроля и коррекции знаний с использованием НИТ 62
1.4.5. Разработка и реализация НИТ для контроля знаний на уроках математики 70
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА РАЗРАБОТКИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НОВЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ КОНТРОЛЯ И КОРРЕКЦИИ ЗНАНИЙ НА ПРИМЕРЕ ГЕОМЕТРИИ 74
2.1. Разработка компьютерно-ориентированных тестов 75
2.1.1. Выделение объектов проверки и структурное представление знаний 86
2.2. Модель знаний учащегося. Классификация обученности 88
2.3. Методика работы по усвоению знаний в процессе коррекции 94
2.4. Определение набора корректирующих задач по результатам тестирования 109
ГЛАВА 3. ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ И ЕГО РЕЗУЛЬТАТЫ. 124
3.1. Методика проведения педагогического эксперимента. Цели и этапы 124
3.2. Методика определения результативности предложенной технологии контроля и коррекции 128
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 135
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 137
ПРИЛОЖЕНИЯ 153
- Состояние проблемы контроля знаний и оценки достижений учащихся в современной педагогической теории
- Разработка компьютерно-ориентированных тестов
- Методика проведения педагогического эксперимента. Цели и этапы
Введение к работе
Постоянное повышение требований к качеству подготовки специалистов, быстрый рост количества научно-технической информации приводит к необходимости организации эффективного управления процессом обучения. Одним из важнейших направлений такой организации является оперативная информация о ходе учения и качестве усвоения знаний. Такую информацию дает контроль, он является одной из
ч
составляющих обратной связи учитель - ученик. Посредством этой связи учитель получает информацию о результатах своей работы и при необходимости может внести в нее коррективы. Поэтому контроль и коррекция выступают в качестве основного средства управления познавательной деятельностью учащегося. Существующие традиционные методы обучения не позволяют учителю осуществить регулярную обратную связь, несущую информацию об уровне обученности, проводить оперативную обработку этой информации, принимать соответствующие решения по коррекции знаний. Это обстоятельство требует искать пути своевременного обнаружения и исправления недостатков в знаниях и умениях учащихся.
Проблема контроля знаний является одной из главных в общей системе совершенствования управления учебным процессом. Различные психолого-педагогические аспекты этой сложной и многоплановой проблемы рассматривали В.М. Блинов, В.П. Беспалько, Н.Д. Левитов, О.Е. Лебедев, В.А. Львовский, Н.А. Менчинская, З.И. Калмыкова, Э.А. Красновский, В.В. Одегова, В.В. Рубцов, Г.Н. Скобелев,
Н.Ф. Талызина и другие [14,15,17, 87,93,105,133,147,148,149].
Сравнительно новым направлением совершенствования контроля знаний и умений учащихся является тестовая технология. Преимущества
тестов, такие как объективность, возможность индивидуализировать процесс обучения, дифференцирующая сила тестов, ставят их на одно из ведущих мест в формах контроля знаний. Теоретические основы разработки тестовых заданий представлены в трудах Аванесова B.C. и Майорова А.Н., а ТЗДСЖЄ в работах Анастази А., Дюка В.А., Ингенкампа К., Корчевского В.Е., Мальцева А.В., Поддубной Л.М., Татур А.О., Родионова Б.У. [1, 2, 3, 4, 5, 54, 64, 74, 75, 88, 90, 112, 121].
Одним из путей повышения качества и объективности контроля, индивидуализации коррекции знаний является использование новых информационных технологий (НИТ). Предоставляемые ими новые технологические и методические возможности являются приоритетными в создаваемых методиках контроля знаний учащихся. Поэтому в последнее время такой контроль приобретает все большую значимость. Использование НИТ для контроля позволяет более объективно оценивать знания и умения учащихся, дает возможность определить, кто из учащихся не овладел программным материалом, кто овладел им на минимальном уровне, кто полностью владеет знаниями и умениями в соответствии с
базовыми требованиями, кто может применять полученные знания в новых ситуациях.
Проблема использования компьютерных технологий в учебном процессе является одной из тех, которые приковывали внимание педагогов, методистов и психологов: Болтянского В.Г., Гершунского Б.С., Ершова А.П., Житомирского В.Г., Талызиной Н.Ф., Тихомирова O.K., Машбица Е.И. [18, 19, 20, 42, 58, 59, 91, 92, 151, 152, 154]Вопросам использования новых информационных технологий в процессе обучения, и контроля в том числе, посвящены работы Гусева В.А., Долинера ЛИ.,
Дюка В.А., Монахова В.М., Рубцова В.В., Роберт И.В., Стариченко Б.Е., Сергеевой Т.А. и др. [51, 54, 99, 100, 118, 119, 120, 129, 130, 145].
Анализ психолого-педагогической и методической литературы
показал, что в методике преподавания математики вопросам контроля с использованием НИТ уделяется достаточно внимания, однако возможности применения новых информационных технологий для коррекции знаний учащихся исследованы недостаточно. Применению компьютеров для коррекции знаний препятствует то, что пока не определены основные принципы автоматизации управления деятельностью учащихся в процессе корректировки, недостаточно изучены методические возможности использования НИТ в процессе организации корректирующей работы.
Кроме этого, следует отметить, что в настоящее время в связи с развитием информационных технологий обучения с использованием компьютера все большее развитие получает дистанционное обучение. Существующие на сегодняшний день дистанционно обучающие комплексы состоят, в основном, из объемных справочно-информационных разделов, несколько облагороженных примерами ответов на тестирующие вопросы. Достаточно широкие возможности в этом направлении открывает Internet. Однако работа указанных комплексов "обезличивает" процесс обучения, поскольку не позволяет его контролирующе направлять, корректируя ту или иную деятельность обучающихся.
Таким образом, имеются противоречия:
• между современными требованиями к результатам обучения математике и невозможностью достижения этих результатов традиционными средствами,
• между необходимостью проведения эффективного
индивидуализированного контроля и коррекции знаний и недостаточной разработанностью соответствующей методики.
Сформулированные противоречия определяют актуальность данного исследования.
В данной работе рассматривается методика использования НИТ для полноценного, объективного контроля, построение по результатам этого контроля модели знаний и умений учащегося, а также организации коррекции обученности на основе полученной модели. Исследование проводилось на примере геометрии 8 класса, так как этот предмет традиционно труден для учащихся.
Цель исследования - разработать принципы и методику использования НИТ для контроля и индивидуальной коррекции знаний учащихся по математике.
Объектом исследования является процесс обучения математике в средней школе.
Предмет исследования - методика использования новых информационных технологий для контроля и коррекции знаний школьников по математике.
Анализ психолого-педагогической литературы, методических исследований, результатов изучения практики работы учителей математики позволили сформулировать следующую гипотезу:
если контроль знаний будет основан на использовании новых информационных технологий, и коррекция знаний будет носить личностно-ориентированный характер, то:
• повысится уровень знаний учащихся;
• уменьшатся трудозатраты учителей при подготовке к занятиям и проведении контроля и коррекции.
Цель, предмет, гипотеза определили следующие задачи исследования:
F
• Определить дидактические условия использования информационных технологий для контроля и коррекции знаний.
• Построить модель знаний ученика, основанную на выделении двух групп характеристик: уровня знаний учащегося и понятий, правил, которыми владеет учащийся.
• Разработать базу заданий для формирования блока корректирующих заданий.
• Разработать технологию формирования блока корректирующих заданий на основе построенной модели ученика.
• Проверить эффективность разработанной методики в процессе опытно-экспериментальной работы.
Поставленная проблема и задачи определили методы теоретической части исследования:
• анализ психолого-педагогической и методической литературы по проблемам контроля и коррекции знаний;
• анализ содержания программ, учебных планов; а также экспериментальные методы:
• наблюдения за деятельностью учителя и учеников, беседа;
• изучение результатов деятельности школьников, диагностика;
• оценка результатов внедрения методической системы в учебный процесс, статистические методы обработки результатов эксперимента.
Мето дол огиче с кой и теоретической основой исследования
послужили:
• теория поэтапного формирования умственных действий (П.Я. Гальперин, Н.Ф. Талызина);
• теория управления учебным процессом (В.П. Беспалько);
• концепция деятельностного подхода к проблеме усвоения знаний (Л.С. Выготский, А.Н. Леонтьев);
• технологические основы проектирования и конструирования учебного процесса (В.М. Монахов, В.П. Беспалько);
• теория совершенствования учебного процесса с помощью ЭВМ (B.C. Гершунский, Е.И. Машбиц);
• теоретические основы разработки тестовых заданий (B.C. Аванесов, А.Н. Майоров);
• теория и методика обучения математике (Х.Ж. Танеев, В.А. Гусев, Я.И. Груденов, В.И. Крупич, Г.И. Саранцев);
• теория и методика обучения информатике (С .А. Бешенков, А.А. Кузнецов, Н.П. Макарова, Б.Е. Стариченко).
Научная новизна полученных результатов заключается в том, что
разработана методика использования НИТ, предполагающая перерастание
контроля в индивидуально-ориентированную коррекцию знаний. Теоретическая значимость:
• сформулированы требования к системе автоматизированного контроля и коррекции знаний;
• предложена модель знаний учащихся, являющаяся основой для создания системы контроля и коррекции;
• разработан алгоритм определения набора корректирующих задач, основанный на идеях нейроподобных сетей.
Практическая значимость проделанной работы заключается в
следующем:
• предложенная модель знаний учащегося может быть использована при разработке корректирующих задач по всем курсам математики;
• разработанная система корректирующих задач на ЭВМ по основным темам геометрии 8-го класса позволяет проводить индивидуально-ориентированную коррекцию знаний по геометрии;
• разработанная, апробированная методика контроля и коррекции обучения с использованием НИТ может быть использована учителями математики при подготовке и проведении уроков.
Достоверность и обоснованность результатов обеспечены опорой на основополагающие теоретические концепции, использованием комплекса взаимодополняющих методов, адекватных поставленным целям и задачам исследования, применением вероятностно-статистических методов обработки данных экспериментальной работы по теме исследования.
Исследование осуществлялось в три этапа:
1-й этап - поисково-констатирующий (1995-1997 г.) представлял собой выявление предпосылок построения методики контроля и коррекции знаний.
2-й этап - формирующий (1997-1998 г.) - заключался в построении методики контроля и коррекции с использованием НИТ.
3-й этап (1998-1999 г.) включал продолжение формирующего эксперимента, а также проведение контрольно-оценочного этапа эксперимента, включающего практическое внедрение разработанной методики в учебный процесс и оценку результатов исследования.
Внедрение результатов исследования осуществлялись в школах г. Екатеринбурга (№ 144,12,109, 68).
На зашиту выносятся следующие положения:
1. Использование новых информационных технологий является необходимым условием усиления функциональной направленности контроля как средства управления учебным процессом.
2. Эффективность диагностики результатов школьной успеваемости может быть существенно повышена, если компьютерные технологии контроля и коррекции знаний представляют единый комплекс, в котором автоматизированный контроль перерастает в индивидуально-ориентированную коррекцию знаний учащихся.
Апробация результатов исследования.
О ходе исследования и результатах экспериментальной работы докладывалось на заседаниях кафедр информатики и информационных технологий и методики преподавания математики УрГПУ, методических семинарах научно-практических конференций в городах: Москве ("Геометрия - реальность и перспективы", 1998), Нижнем Тагиле ("Современные проблемы школьного и вузовского математического образования", 1996), Самаре ("Школьное математическое образование на пороге XXI века", 1998), Челябинске ("Проблемы математического образования в педагогических вузах на современном этапе", 1998), Шадринске ("Информатизация образования - 99", 1999).
Основные результаты исследования нашли отражение в 7 публикациях.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка, содержащего 175 наименования, приложений. Общий объем диссертации 152 страницы, в тексте диссертации находятся 3 диаграммы, 8 таблиц, 4 схемы.
Состояние проблемы контроля знаний и оценки достижений учащихся в современной педагогической теории
При помощи контроля определяется исходный уровень для дальнейшего овладения знаниями, умениями и навыками, изучается глубина и степень их усвоения, сравнивается планируемое с действительными результатами, устанавливается эффективность используемых учителем методов, форм и средств обучения. В этом заключается сущность контролирующей функции.
В процессе контроля учащиеся повторяют и закрепляют изученный материал. Они не только воспроизводят изученный материал, но и применяют знания и умения в новой ситуации, применяют определенные способы решения задач, определенные приемы учебно-познавательной деятельности. Контроль помогает учащимся выделить главное, основное в изученном, уточнить содержание рассматриваемого вопроса. Контроль способствует обобщению и систематизации знаний, выработке определенных умений и навыков. Таким образом, можно говорить об обучающей функции контроля.
Сущность диагностической функции контроля состоит в получении информации об ошибках, пробелах в знаниях и умениях учащихся, а также о порождающих их причинах. Эти результаты позволяют выбрать наиболее действенный индивидуальный подход, уточнить направление дальнейшего совершенствования содержания, методов и средств обучения.
Следующая функция - прогностическая - служит получению опережающей информации об учебно-воспитательном процессе. Прогноз помогает уточнить особенности усвоения учащимися данного учебного материала, провести с учащимися достаточную подготовительную работу, а также содействует получению верных выводов для дальнейшего планирования и осуществления учебного процесса.
В развитии творческих способностей учащихся состоит развивающая функция контроля. В процессе контроля развиваются речь, внимание, память, воображение, мышление школьников, проявляются их способности, склонности, интересы. Оказывая влияние на развитие учащихся, контроль одновременно представляет информацию об уровне этого развития.
Контроль ориентирует учащихся в их затруднениях и достижениях. Вскрывая пробелы, ошибки и недочеты учащихся, проверка указывает им направления приложения сил по совершенствованию знаний и умений. Контроль помогает учащемуся лучше узнать самого себя, оценить свои знания и возможности. Контроль ориентирует и учителя в недочетах и достижениях его преподавания. В этом заключается ориентирующая функция контроля.
Сущность воспитывающей функции заключается в воспитании у учащихся ответственного отношения к учению, дисциплины, аккуратности. Контроль побуждает учащихся более серьезно и регулярно контролировать себя при выполнении заданий.
В методической литературе встречаются уточнения этих функций. Так Талызина Н.Ф. [147] указывает на функции мотивационную, учетную (констатация уровня усвоения изученного материала), подкрепления, подсказки и функцию обратной связи. Понимание обратной связи неоднозначно.
Одно из них - обратная связь - этап получения сведений о ходе управляемого процесса. Контроль, совпадая по содержанию с обратной связью, отличается от нее по функциям. Одегова В.В. [105] рассматривает обратную связь как самостоятельное дидактическое явление. Главное назначение обратной связи - установление и поддержание динамического взаимодействия дидактических систем преподавания и учения. Она является неотъемлемым компонентом управления любых взаимодействующих систем, а в обучении реализовать обратную связь помогает контроль над процессом познавательной деятельности учащихся. Исходя из этого, можно говорить о вспомогательной роли контроля в системе деятельности преподавателя. Со стороны обучаемого отсутствие контроля может привести к потере познавательной потребности, поэтому контроль выполняет мотивирующую функцию. Так как возникновение мотива - первооснова любой деятельности, то в деятельности обучаемого контроль выполняет ведущую роль.
В зависимости от функций, которые контроль выполняет в учебном процессе, можно выделить основные его виды: предварительный, текущий, итоговый. Предварительный контроль необходим для получения сведений об исходном уровне познавательной деятельности учащихся и направлен не только на те или иные предметные знания и умения, но и на ряд общих показателей как умственного, так и личного развития.
Текущий контроль связан с управлением процессом усвоения знаний и выполняет, прежде всего, функцию обратной связи. Если контроль осуществляется обучаемым, и сведения о результатах не поступают к учащимся, то контроль может нести функцию обратной связи и учетную функцию. Если контроль осуществляется самим учащимся или ему сообщается результат контроля, то контроль выполняет функцию подкрепления, а также мотивационную функцию. Более того, контроль, осуществленный учеником путем сравнения выполненного им действия с образцом, в случае совершения учеником ошибки выступает в качестве подсказки.
Разработка компьютерно-ориентированных тестов
В практике тестирования наибольшее распространение получили четыре формы тестовых заданий: закрытые, открытые задания, задания на соответствие и на установление правильной последовательности. Рассмотрим примеры составления заданий, включенных в предлагаемую методику, указывая на некоторые рекомендации, которые учитывались при их разработке.
Закрытые задания.
Эта форма заданий наиболее известна и чаще всего употребляется в практике тестирования. В таких заданиях дается несколько ответов, из которых хотя бы один правильный. Задание закрытого типа имеет форму высказывания, то есть оно представляет собой предложение, которое в зависимости от выбранного ответа может стать как истинным, так и ложным. При составлении заданий применялись различные приемы: альтернативность, классификация, кумуляция, сочетание, а так же их комбинации.
Пример альтернативного задания: Является ли квадрат ромбом?
1. - является, 2. - не является, 3. - ничего сказать нельзя.
Учитывалось, что возможные ответы перечисляются, начиная с позитивных, в ответе избегают слов "да - нет", "верно - неверно", в перечислении ответов придерживаются определенного порядка.
При использовании классификации важно не противопоставление ответов друг другу, а их классификация по определенному признаку. При этом желательна классификация, предполагающая исчерпывающий список возможных ответов.
Пример: Треугольник, стороны которого равны 7, 9,15 см, является:
1.-остроугольным, 2. - прямоугольным, 3.-тупоугольным,
4. - треугольника с такими сторонами не существует.
Под кумуляцией понимают процесс увеличения или накопления какого-либо количества. Прием кумуляции предполагает в каждом последующем ответе его наращивание по сравнению с предыдущим. Пример: В квадрате диагонали:
- взаимно перпендикулярны, 2. - взаимно перпендикулярны и равны, 3. - взаимно перпендикулярны, равны и делят углы пополам.
Прием сочетания основан на различных сочетаниях двух или трех утверждений в ответах в форме логической конъюнкции или дизъюнкции.
Среди требований к составлению заданий мы выделили следующие: наличие одного правильного ответа, правдоподобность, равнопривлекательность других ответов, наличие ответов, делающего гадание бессмысленным.
Анализ работ [112, 145] позволил выделить следующие достоинства закрытых заданий для компьютерного контроля. Это формулировка заданий, которая не требует значительной работы с клавиатурой (требуется ввести лишь номер правильного ответа; для этого мы использовали анализаторы ввода ответа "число" и "экранная область"), простота анализа ответа учащегося, более полный охват учебного материала. Среди недостатков обычно отмечают эффект угадывания, отрицательную роль неправильных ответов к заданиям, способствующих нарушению правильной структуры знаний учащихся. С этой точкой зрения можно не соглашаться, считая ее необоснованной в случае, если закрытые задания используют при итоговом контроле, а не для обучения и выявления пробелов в знаниях.
Открытые задания.
В заданиях открытой формы необходимо вставить или дополнить словом или группой слов конкретное предложение для его завершения в виде верного высказывания. При составлении заданий открытой формы учитывалось, что в задании должно быть только одно дополнение, которое не должно допускать двойного толкования. Дополнялось в предложении наиболее важное.
Методика проведения педагогического эксперимента. Цели и этапы
Формирование методики проведения педагогического эксперимента осуществлялось в соответствии с теоретической концепцией исследования, основой которой является утверждение о том, что разработка и внедрение научно-обоснованной методической системы контроля и коррекции знаний учащихся с использованием новых информационных технологий позволит повысить качество обучения, уменьшить трудозатраты учителей при подготовке к занятиям, реализовать индивидуальную систему коррекции знаний. Это утверждение предопределило многоплановость экспериментальной проверки разработанной технологии контроля и коррекции знаний. Эксперимент проходил в период с 1995 по 1999 год. Для эксперимента были привлечены учащиеся школ г. Екатеринбурга.
Мы выделили 3 этапа педагогического эксперимента. На первом этапе проводились наблюдения за деятельностью учителей и учащихся в процессе контроля и коррекции знаний, на основе анализа реальной ситуации, сложившейся в практике работы школ, выявлялись возможности практического использования вычислительной техники на уроках математики. Необходимым условием успешности сбора первичной информации было для нас заинтересованность учителей и учащихся в практическом использовании вычислительной техники на этапах контроля и коррекции знаний. Так как этап носил поисковые черты, то он был назван поисково - констатирующим. Этому этапу эксперимента по времени соответствовало формулирование цели, задач исследования, поиск путей решения этих задач.
В итоге поисково-констатирующего этапа эксперимента мы пришли к выводу, что учителями накоплен немалый опыт проведения контрольных мероприятий, и на него можно вполне опираться. Совместное обсуждение с учителями возможностей использования вычислительной техники на уроках показало необходимость создания системы контроля и коррекции знаний учащихся по математике. Однако учителя нуждаются в расширении представлений об информационных технологиях. Совместно с учителями был выявлен круг проблем, которые необходимо решить при использовании данной технологии обучения: создать программно-методическое обеспечение, подготовить учителя и учащихся к такой работе. Результатом первого этапа стало становление теоретической базы исследования, выход на некоторые теоретические обобщения и гипотезу исследования.
Второй этап характеризуется изучением научно-исследовательской основы проблемы контроля и коррекции знаний учащихся, применения вычислительной техники на уроках математики и соотнесением с нашими наблюдениями. Этот этап назван нами формирующим. Он сопровождался изучением теоретических основ контроля знаний без использования и с использованием НИТ, психолого-педагогических проблем использования НИТ на уроках математики, теоретических основ тестирования как метода педагогической диагностики, уточнением содержания учебного процесса, изучением стандартов школьного образования, отбором учебников по геометрии, выявлением методических основ материала по геометрии, разработку учебных блоков, описание совокупности всех заданий, представляющих учебную единицу. Итогом второго этапа является построение научной модели технологии контроля и коррекции знаний с использованием НИТ.
