ПРИМЕНЕНИЕ web-КВЕСТОВ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ТЕОРИИ...

9440

XII ВСЕРОССИЙСКОЕ СОВЕЩАНИЕ ПО ПРОБЛЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ ВСПУ-2014

Москва 16-19 июня 2014 г.

УДК 371.69:004.85

ПРИМЕНЕНИЕ WEB-КВЕСТОВ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ

Н.А. Пакшина

Арзамасский политехнический институт (филиал) НГТУ им. Р.Е. Алексеева Россия, 607220, Арзамас, Калинина, 19

E-mail: [email protected]

Ключевые слова: интерактивные технологии, групповой метод, тесты, линейные мат-ричные неравенства, компетенции

Аннотация: Рассматривается web-квестовая интерактивная форма проведения аудитор-ных занятий, позволяющая удовлетворить требования Государственных образователь-ных стандартов третьего поколения. В докладе представлены web-квесты, ориентиро-ванные на локальные ресурсы. Обсуждаются отличия авторских web-квестов от тради-ционных. Предлагается дополнить традиционные квесты тестами, что будет способство-вать повышению мотивации и поддержания внимания на должном уровне. Даются ре-комендации по разработке и внедрению web-квестовой технологии в вузовское образо-вание. В качестве примера рассмотрен авторский квест «Развитие и применение линей-ных матричных неравенств в теории управления».

1. Введение

Для усиления мотивации изучения многих дисциплин широко используется прием включения исторических справок. История расширяет перспективы специалиста, дает возможность учиться на уроках прошлого и совершенствовать свою деятельность. Ве-ликий педагог Ян Амос Коменский считал, что изучение истории великих открытий должно постоянно сопровождать главные занятия, поскольку «это весьма приятное пи-тание для умов».

Изучать исторические аспекты можно разными путями, но, в настоящее время все большую популярность приобретают интерактивные формы проведения занятий. Такие интерактивные формы как круглый стол, мозговой штурм, деловая игра в большей мере подходят для дисциплин экономического профиля. А для тем обзорного характера, и для исторических обзоров в частности, незаменимым средством являются web-квесты [1].

2. Web-квестовая технология

2.1. Традиционные квесты Web-квест (webquest) – неоднозначное понятие. «Quest» в переводе с английского

языка - продолжительный целенаправленный поиск. С одной стороны web-квестом называют технологию проведения аудиторных заня-

тий, с частичным или полным использованием ресурсов Всемирной паутины. С другой стороны название web-квест переносится и на сам сайт, который используется педаго-гами и студентами на своих занятиях.

9441



Студенты в рамках каждой темы получают конкретные задания. Задания состоят в изучения теоретического материала по предложенному направлению, создания какого-либо продукта (постера, презентации в PowerPoint, web-сайта, буклета и т.п.) и выступ-ления с сообщением перед сокурсниками c демонстрацией данного продукта.

Web-квест-технология предполагает групповую организацию обучения, что позво-ляет приобрести навык командной работы. Квест – по сути своей, групповой проект-ный метод. Занятия проходят в интерактивной форме, как на стадии общения студентов внутри одной команды, так и при обсуждении каждого проекта, оценке и подведении итогов. Оценивает не только преподаватель, но и все присутствующие.

Модель web-квестов была разработана Берни Доджем и Томом Марчем в Государ-ственном Университете штата Калифорния в Сан-Диего в 1995 году [2, 3]. Наибольшее распространение модель получила в Бразилии, Испании, Китае, Австралии и Голлан-дии.

Впервые попытки реализовать web-квестовую технологию обучения были пред-приняты автором еще в 2003 году. За период с 2004 по 2007 был разработан ряд web-квестов по истории теории управления [4-6]. Они неоднократно демонстрировались на различных российских и зарубежных конференциях, например, в Гренобле в 2004 году, в Праге в 2005 году, в Москве в 2005, в Мадриде в 2006 году.

Эти первые квесты были построены традиционно, т.е. они хотя и предполагали внутренние локальные источники информации, но при этом отсылали студентов и к различным Интернет-ресурсам.

В последнее время ведется разработка web-квестов, в которых в качестве информа-ционных источников используются только локальные ресурсы (рис.1). Почему?

Рис. 1. Переход к использованию локальных ресурсов.

2.2. Web-квесты, ориентированные на локальные ресурсы Выбор локальных информационных ресурсов произошел не случайно, тому спо-

собствовал ряд причин: высокая скорость доступа; фильтрация информации (студент будет пользоваться лишь тем материалом, кото-

рый размещен преподавателем в локальной сети учебного заведения и у него не бу-дет соблазна зайти на сторонние сайты, содержащие зачастую многочисленные баннеры и другую отвлекающую информацию [7, с.24]);

доступность и экономичность локальных сетей (как покупки, так и дальнейшего об-служивания)

у студентов вырабатывается умение самостоятельно излагать мысли (действитель-но, в Интернете можно найти готовые ответы почти на все поставленные вопросы, причем как в кратком, так и в детальном изложении);

учебный процесс управляем за счет ограничения объема изучаемой информации. Более того, миновали те времена, когда одной из главных задач, которая стояла пе-

ред разработчиками web-квестов, это научить пользователей работать в Интернете, осуществлять там поиск необходимой информации. Сейчас практически все приходя-щие в вуз первокурсники, владеют этим в достаточной мере. В настоящее время люди

9442



страдают не от недостатка, а от избытка информации. Существует понятие «кризис ин-формации», т.е. перенасыщение. Ввиду жесткой ограниченности времени аудиторных занятий, такой подход оправдан.

Кроме того, хотелось бы акцентировать внимание читателей еще и на вопросе , почему в России в настоящее время применение этой технологи особенно актуально. Не секрет, что с введением ЕГЭ школьники все реже и реже пишут сочинения и изло-жения и не приобретают такое важное качество, как умение самостоятельно излагать мысли и информацию. Использование web-квестов, в определенной мере позволяет приобрести эти навыки.

Все созданные за последние годы в АПИ НГТУ квесты ориентированы на локаль-ные ресурсы. Именно этот факт и позволил добавлять к квестам тесты.

2.3. Добавление тестов

В XIX веке немецкий психолог Герман Эббингауз начертил, так называемую, кри-вую забывания (рис. 2). Он выяснил, что большая часть информации теряется за первые 9 часов с момента ее изучения, т.е. повторять полученные сведения нужно не спустя день-два, а немедленно сразу после изучения, лучше в конце занятия.

Рис. 2. Кривая забывания Г. Эббингауза. Естественным и простым подходов является добавление к web-квесту теста само-

проверки. Цель проведения такого тестирования не обнаружить незнание, не получить сравнительные количественные оценки, а закрепить изученный материал. Итак, по-сле изучения теоретического блока студенты проходят тест самопроверки в соответст-вии с узкой темой своего варианта.

Далее участники готовят какой-то иллюстративный продукт и доклад для изложе-ния изученного материала. После этого, наступает заключительный этап квеста, а именно: публичное выступление; оценка; дискуссия; подведение итогов. А точнее, по-сле каждого выступления, проводится оценка и дискуссия, и так несколько раз, и толь-ко потом в конце подведение итогов.

Всем студентам, которые участвуют в квесте, предлагается учитывать качество и оформление представляемого продукта, а также уровень доклада с помощью интегри-рованной 10-балльной оценки. Счетная комиссия выбирается самими студентами и со-стоит из числа студентов.

Организация работы в форме web-квеста, и прививает навык публичных выступле-ний, который потом очень пригодится студентам при защите бакалаврских и магистер-

9443



ских работ, при подготовке докладов на конференции. Кроме того, публичное выступ-ление является мощным мотивационным фактором.

К обязательным этапам прохождения web-квестов, в самом конце решено было до-бавить заключительный тест по всей теме, по тем вопросам, которые были вынесены на защиту. Сознание того, что всех ждет тестирование, помогает участникам мобилизо-ваться и с должным вниманием дослушать до конца всех выступающих. Для препода-вателя и для успешности учебного процесса подобный тест очень полезен. На рис. 3 изображены этапы квеста, а те из них, которые добавлены автором выделены контрас-ным цветом.

Рис. 3. Этапы модифицированного web-квеста. При появлении неверных ответов и плохих результатов система обеспечивает сту-

дентам необходимую психологическую поддержку. Вывод результатов тестирования сопровождается дружелюбным афоризмом или поговоркой, направленным на укрепле-ние у студентов веры в свои силы. Примеры реакции тестирующей программы можно увидеть на рис. 4.

9444



Рис. 4. Примеры дружелюбной реакции системы.

3. Примеры квестов

3.1. Web-квесты по истории теории автоматического управления В настоящее время в АПИ (филиале) НГТУ разработаны и применяются в учебном

процесе пять web-квестов по данной тематике, а именно: «История классической теории автоматического регулирования и управления»; «История оптимизации и оптимального управления»; «История развития теории фильтрации»; «Современная теория управления в лицах»: «Развитие и применение линейных матричных неравенств в теории управления».

В целом данный комплект электронных средств образовательного назначения пра-вомерно назвать «Теория управления в лицах», поскольку акцент в них сделан на вклад в науку, жизнь и деятельность основоположников перечисленнях выше направлений.

Все квесты содержат варианты заданий и тесты самопроверки. В них предусмотрен и итоговый тест, а это та обратная связь, которая позволяет получить количественные оценки по результатам работы и при необходимости скорректировать содержание и те-матику последующих занятий.

В каждом квесте имеется фотогалерея. На первый взгляд, может показаться, что обилие представленных портретов и фотографий несколько избыточно, ведь иллюстри-рованные страницы занимают много места и не несут, какой-либо, конструктивной ин-формации.

Если бы речь шла об обычном электронном учебнике, этот упрек можно было бы признать. Но, в данном случае web-страницы блока «Ресурсы» должны являться доста-точными информационными ресурсами для создания студентами своих иллюстратив-ных продуктов (чаще всего презентаций PowerPoint). А требование к ограничению тек-стовой составляющей на слайдах, сайтах и постерах, достаточно, жесткие. Кроме того, эти портреты обладают мощным энергетическим зарядом. Ведь энергетика талантливо-го человека заражает окружающих. Многие фотографии учених-современников уни-кальны, т.е. сделаны на различных конгрессах, симпозиумах, конференциях.

Примерами могут служить портреты Р. Калмана, Ж.С. Виллемса, С. Бойда, Ю.А. Нестерова, А.С. Немировского, В.А. Каменецкого. Отметим, что некоторые из тем, рассмотренных в данном web-квесте, недостаточно полно освещены в имеющейся литературе и сайтах Всемирной паутины. На рис. 5 представлен ряд фотографий, со страницы «Галерея» в параграфе, посвященном Стивену Бойду.

9445



Рис. 5. С. Бойда в России в 2004 и 2012 годах (авт. Поздяев В.И. и Емельянов М.А.). Поскольку, автор не является специалистом во всех перечисленных областях, при

подборе списка ученых, деятельность которых необходимо рассмотреть в первую оче-редь, использовались рекомендации экспертов. При подборе персоналий для квестов по классической и современной теории управления, за основу были взяты рекомендации проф. П.В. Пакшина; по теории фильтрации – проф. О.А. Степанова; по линейным мат-ричным неравенствам был использован список, представленный проф. С. Бойдом [8]; на выбор по оптимальному управлению повлиляла обзорная статья и экспертов в об-ласти оптимального управления проф. Г.Ж. Суссманна и Ж.С. Виллемса [9] и т.д.

Для реализации этих квестов использовался язык разметки HTML, для оформления подключены таблицы каскадных стилей CSS, для создания тестов был выбран язык JavaScript.

Все эти квесты являються краткосрочгыми, т.е. рассчитаны на аудиторные занятия длительность от 2 до 4 часов, в зависимости от объема информации в разделе «Ресур-сы».

Данные продукты прошли апробацию в ряде групп АПИ НГТУ и были доработаны в соответствии с замечаниями.

В качестве примера подробнее рассмотрим и продемонстрируем авторский web-квест «Развитие и применение линейных матричных неравенств в теории управления».

3.2. Web-квест «Развитие и применение линейных матричных

неравенств в теории управления» Этот web-квест, посвящен историческим аспектам развития и применения линей-

ных матричных неравенств (ЛМН или LMI). LMI – особое направление в теории авто-матического управления. Вклад наших соотечественников в развитие и применение

9446



линейных матричных неравенств настолько велик, что невольно вызывает чувство гордости [10].

В 1994 году по LMI вышла монография американских авторов С. Бойда, Л. Эль Гауи, Э. Ферона и В. Балакришнана «Линейные матричные неравенства в теории сис-тем и теории управления» [8].

В качестве основоположников этого направления авторы выделяют два имени, на-зывая при этом «отцом» питерского ученого В.А. Якубовича, а «дедушкой» – А.М. Ля-пунова

«...Jakubovich is the father of the field, and Lyapunov the grandfather of the field» В монографии приведен довольно подробный перечень ученых, внесших весомый

вклад в развитие этого направления. В приведенном списке более половины имен при-надлежит нашим соотечественникам, там упомянуты: Ляпунов А.М., Лурье А.И., Пост-ников В.Н., Якубович В.А., Цыпкин Я.З., Пятницкий Е.С., Скородинский В.И., Каме-нецкий В.А., Нестеров Ю.А., Немировский А.С. На формирование контента в этом кве-сте большое влияние оказала упомянутая выше книга [8].

Этот квест содержит следующие разделы со следующими названиями: «Главная», «Введение», «Задание», «Порядок работы», «Ресурсы», «Заключение», «Используемые материалы» и «Тест». На рис. 6 представлен фрагмент первуй страницы квеста.

Рис. 6. Фрагмент web-страницы квеста с краткой хронологией LMI. Всю историю использования техники LMI можно условно разделить на несколько

этапов и представить в виде таблицы, размещенной на отправной web-странице раздела «Ресурсы» рассматриваемого квеста (рис. 7).

9447



Рис. 7. Отправная страница раздела «Ресурсы».

В квесте имеется пять вариантов заданий с пошаговым описанием процедуры рабо-

ты. Вариант 1. Появление линейных матричных неравенств. Применение методов Ляпунова к инженерным задачам управления. Вариант 2. Получение графических способов решения семейства линейных матричных неравенств. Вариант 3. Решения матричных линейных неравенств с помощью уравнения Риккати. Применение линейных матричных неравенств в оптимальном управлении. Вариант 4. Решение семейства линейных матричных неравенств с помощью компьютера (выпук-лое программирование). Вариант 5. Создание вычислительных алгоритмов и эффективных программ решения линейных матричных неравенств. Линейные матричные неравенства - как общий метод анализа и синтеза линейных систем.

При прохождении web-квеста студентам предлагается создать в Microsoft PowerPoint презентацию с систематизированной информацией по теме своего варианта и выступить перед сокурсниками. Эти этапы характеризуются вовлечением в процесс всей группы участников и естественно ведущего преподавателя. К web-квесту подклю-чен тест со случайной выборкой вопросов.

Комплексная оценка учитывает как качество и оформление представляемого про-дукта, так и уровень доклада. Счетная комиссия состоит из числа студентов. В данном

9448



случае используется 10 балльная система оценок. Сами суммарные баллы, как правило, не оглашаются, называются имена авторов двух лучших проектов.

Данный квест расчитан на четыре академических часа.

4. Выводы

Работа студентов в таком варианте проектной деятельности, как краткосрочный web-квест, разнообразит учебный процесс, делает его живым и интересным. Изложение материала преподавателем – это монолог, а работа по web-квестовой технологи – кол-лективное творчество. Web-квест предоставляет возможность более эффективного ис-пользования учебного времени.

Кроме того, при работе над этими проектами у студентов развивается ряд компе-тенций: использование информационных технологий для решения профессиональных задач

(студенты оформляют презентационные материалы в виде презентаций, web-сайтов, flash-роликов, баз данных и т.д.);

работа в команде (тесный контакт на протяжении всего прохождения квеста); навык публичных выступлений (студенты приобретают его в процессе публичной

защиты подготовленных мини-проектов). Применение квестов развивает умение работать с информацией, выбирать наиболее

значимую, излагать ее своими словами. Работа по web-квестовой технологии является интерактивной формой проведения

занятий, что позволяет удовлетворить требования Государственных образовательных стандартов третьего поколения, в которых рекомендуемые пропорции интерактивных занятий и традиционных один к четырем.

Они могут бать рекомендованы для изучения тем обзорного характера, для кото-рых не требуется строго следовать определенной последовательности изучения мате-риала.

5. Заключение

С web-дизайном квестов достаточно хорошо справляются студенты старшекурсни-ки и магистранты в рамках курсовых и дипломных работ, при обязательном условии, что в качестве контента используются пособия, изданные или подготовленные веду-щими преподавателями.

Web-квесты имеют модульную структуру, что позволяет значительно ускорить процесс разработки, создавая различные блоки одновременно и независимо друг от друга.

Подобная схема разработки успешно применяется в Арзамасском политехническом институте (филиале) НГТУ им.Р.Е. Алексеева. Привлечение студентов к web-дизайну обучающих средств может быть рекомендовано для применения в других вузах.

Автор благодарит студенток, принимавших участие в создании рассмотренных квестов, а именно Е. Ежову, С. Каримову, И. Стрельцову, К. Юдину и Ю. Лобань.

Автор считает, что Web-квестовая технология, являясь смешанной технологией, учитывающей преимущества традиционных форм проведения занятий и плюсы приме-нения компьютерных средств, должна занять достойное место в арсенале возможных подходов к обучению студентов высших учебных заведений России.

9449



Список литературы

1. Пакшина Н.А. Потенциал веб-квестовой технологии при изучении тем обзорного характера // Ин-форматика и образование. 2013. № 4. С. 52-55.

2. Dodge. B.J. What is a WebQuest? [Электронный ресурс]. http://webquest.org/ 3. March. T. What WebQuests Are (Really) [Электронный ресурс].

http://bestwebquests.com/what_webquests_are.asp 4. Pakshina N.A. The problem of creating the Web-quest «History Of Automatic Control Theory» // Proceed-

ings of the IFAC Second Workshop Internet Based Control Education IBCE '04. Grenoble, France, September 5-7, 2004.

5. Pakshina N.A. Web-quest «Control Theory in Persons»: Nowdays and Future // Proceedings of the IFAC 2005 Congress. Prague, Czech Republic, July 3-8, 2005.

6. Pakshina N.A., Pakshin P.V. The experience of creating Web-quest on history of control // Preprints of the 7th IFAC Symposium on Advances in Control Education ACE '2006. Madrid, Spain, June 21-23, 2006,

7. Пакшина Н.А. Web-квесты: опыт разработки и внедрения в учебный процесс: монография. Нижний Новгород: НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2013. 92 с.

8. Boyd S., El Ghaoui L., Feron E., Balakrishnan V. Linear Matrix Inequalities in System and Control Theory. SIAM Studies in Applied Mathematics. Philadelphia, USA: SIAM, 1994.

9. Sussmann H.J., Willems J.C. 300 Years of Optimal Control: From the Brachystochrone to the Maximum Principle // Control Systems. 1997. Vol. 17, No. 3. P. 32-44.

10. Пакшина Н.А. Роль российских ученых в развитии техники линейных матричных неравенств // Сборник материалов 9-й международной конференции. «Системный анализ и управление». Евпато-рия, Крым, 4-11 июля 2004 г. М.: Изд-во МАИ, 2004. С. 118.

11. Пакшина Н.А. Использование Web-квестовой технологии в учебном процессе // Труды Х Междуна-родной Четаевской конференции «Аналитическая механика, устойчивость и управление». Казань, 12-16 июня 2012 г. Казань: Изд-во Казан. Гос. техн. ун-та, 2012, Т. 4, С. 221- 230.

ПРИМЕНЕНИЕ web-КВЕСТОВ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ТЕОРИИ...

Documents