Математика для инженеров: поиск оптимального сочетания интерактивных и традиционных методов

В статье рассмотрен вопрос о формировании у будущих инженеров практических навыков в виртуальной среде в рамках фундаментальной математической подготовки. Впервые проведена сравнительная количественная оценка качественной характеристики – приобретения навыка математических вычислений. Цель работы заключается в оценке рисков потери качества усвоения знаний при переходе от книги и ручки к клавиатуре и мышке или планшету. Авторами разработан и апробирован в учебном процессе ряд уникальных интерактивных тренажёров для формирования у студентов вычислительных навыков. Интерактивный тренажёр – это локальная программа, допускающая как автономный режим работы (онлайн или офлайн), так и встраивание в электронный курс на любую образовательную платформу. Проведён анализ возможности замены классических подходов в математическом образовании на виртуальные методы. Обнаружен ряд задач, решение которых в виртуальной среде неэффективно. Выделены виды самостоятельной работы, которые пока не поддаются цифровизации. По результатам эксперимента авторы делают вывод, что интерактивные тренажёры являются полезным инструментом для формирования навыков решения стандартных задач высшей математики, не уступающим традиционным методам. Оба метода показали статистически сравнимые результаты.

Данное направление исследований является перспективным с точки зрения расширения круга задач и возможностей применения новых технологий. Кроме того, предлагаемый подход способен не только реализовать идею формирования навыков отработки алгоритмов решения задач, но и развивать интеллектуальные качества и способности студентов.

1. Войтович И.К. Модель электронной образовательной среды вуза // Высшее образование в России. 2016. № 12 (207). С. 82–87.

2. Гнутова И.И. От «перевёрнутого класса» к «перевёрнутому обучению»: эволюция концепции и её философские основания // Высшее образование в России. 2020. Т. 29. № 3. С. 86–95. DOI: https://doi.org/10.31992/0869-3617-2020-29-3-86-95

3. Buchan J. Putting Ourselves in the Big Picture: A Sustainable Approach to Project Management for E-learning // Journal of distance education. 2010. Vol. 24. No. 1. Р. 55–76. URL: https://eric.ed.gov/?id=EJ892356

4. Tatsuoka K.K. Item construction and psychometric models appropriate for constructed response. Prinston, N-J, 1993. 56 p.

5. Сафонов В.И., Бакаева О.А., Тагаева Е.А. Потенциальные возможности интерактивной среды Geogebra в реализации преемственности математического образования «школа - вуз» // Перспективы науки и образования. 2019. № 1 (37). С. 431–444. DOI: 10.32744/ pse.2019.1.32

6. Rozhkova O.V., Netesova M.V., Ustinova I.G. Innovative technologies in applied mathematical sciences as a factor of quality improvement of engineers’ training // 10th Annual International Conference of Education, Research and Innovation: Proceedings, Seville, November 16– 18, 2017. Barcelona: IATED, 2017. Р. 3263–3272 [243706-2018].

7. Lobregat-Gómez N., Mínguez F., Roselló M.-D., Sánchez R., Luis M. Blended Learning Activities Development // International Conference on Interactive Collaborative Learning (ICL), 20–24 September 2015, Florence, Italy, 2015. Р. 79–81.

8. Аванесов В.С. Композиция тестовых заданий онлайн. М.: Центр тестирования МО РФ, 2002. 240 с. URL: https://hum.edu-lib.com/pedagogika-psihologiya/avanesov-v-skompozitsiya-testovyih-zadaniy-onlayn

9. Berk R.A. (Ed). A Guide to Criterion-Referenced Test Construction. Baltimore, MD: John Hopkins University Press, 1984.

10. Асланов Р.М. Тренажёр по дифференциальным уравнениям на основе wolfram cdf player // Сибирский педагогический журнал. 2015. № 4. C. 26–30. URL: http://sp-journal.ru/article/1721.

11. Анисимов А.Л., Бондаренко Т.А., Каменева Г.А. Разработка современных тестовых материалов для организации самостоятельной работы студентов при изучении высшей математики с применением пакета LaTeX // Перспективы науки и образования. 2019. № 2 (38). С. 428–441. DOI: 10.32744/pse.2019.2.32

12. Борисов С. И. Язык представления тренажёров для решения задач по высшей математике // Открытое и дистанционное образование. 2004. № 4. С. 57–69.

13. Яриков В.В. Тренажёр по нахождению первообразной сложной функции для интеграла вида P(x)Q(x) // Образовательные технологии и общество. 2011. № 4 (14). C. 368–376. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=17240156

14. Kolb, D. Experiential learning: Experience as the source of learning and development. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1984.

15. Biggs J. Enhancing learning: a matter of style or approach // Sternberg, R.J., Zhang, L. Perspectives on thinking, learning and cognitive styles. Erlbaum, 2001. P. 73–102.