Анализ результатов проведенного эксперимента

Опытно-экспериментальная работа проводилась на базе Брянского профессионально-педагогического колледжа. Целью этой работы являлась проверка эффективности использования разработанной методики по применению методов проблемного обучения при изучении языка программирования Delphi.

Работа заключалась в проведении констатирующего и формирующего экспериментов, в ходе которых были вычислены значения соответствующих статистических коэффициентов. Используя теоретические сведения о примерном диапазоне найденных значений, можно будет сделать вывод об эффективности разработанной методики.

Покажем, что результаты, полученные в ходе констатирующего педагогического эксперимента, подчиняются закону нормального распределения, т. е. проверим гипотезу о нормальном распределении генеральной совокупности. Проверку однородности контрольной и экспериментальной групп (т.е правильность осуществленной выборки) можно осуществлять с помощью трех критериев: с использованием t-критерия Стьюдента (равенство средних), критерия ² (хи-квадрат или так называемого критерия согласия Пирсона) или F-критерия Фишера (однородность дисперсии). Подтвердим однородность выделенных нами групп с помощью каждого из критериев.

Проверим однородность контрольной и экспериментальной групп с помощью t-критерия Стьюдента и F-критерия Фишера.

Проверка предполагает выдвижение 2-х гипотез H₀ и H₁:

H₀ — нулевая гипотеза, согласно которой различие уровня подготовленности обучающихся недостаточно значительно и поэтому распределения относятся к одной и той же популяции, т. е. выборка произведена правильно.

H₁ — альтернативная гипотеза, согласно которой различия между обоими распределениями достаточно значительны, что может быть объяснено, например, неслучайным характером отбора объектов выборки.

В психолого-педагогических исследованиях принято считать, что нулевую гипотезу можно принять за альтернативную, если по результатам анализа вероятность случайного возникновения не превышает 5 из 100. С этими данными согласуются и теоретические сведения о том, что любая новая методика обучения заслуживает внимания и может быть рекомендована к внедрению, если величина вычисленного t-критерия Стьюдента лежит в пределах 2−5%.

В качестве контрольной группы для проведения эксперимента были выбраны учащиеся группы 3А-10, 1 подгруппы (16 человек), а в качестве экспериментальной группы — учащиеся 2 подгруппы (15 человек). В данных подгруппах было проведено входное тестирование, состоящее из 20 заданий (Приложение 3).

Расчет необходимых значений критерия Стьюдента (t) и критерия Фишера (F) выполнялся по следующим формулам:

t= (1).

т.к. S₁=S_x, S₂=S_y и M₁=x, M₂=y, а x-контрольная выборка, y-экспериментальная выборка, то формула приобретает следующий вид:

t=, где (2).

x; yсредние значения xвыборки, yвыборки .

S_x, S_y-дисперсия (среднее квадратичное отклонение для хи у-выборки).

S= (3).

n_x и n_y— количество оценок в хи у-выборках.

d² — квадрат отклонений отдельных значений-признаков от средней арифметической.

nколичество признаков.

dx=xi-xЮ (4).

d_y=y_i-y? (5).

x_i, y_i-оценки за выполнение тестов.

Результаты входного тестирования отображены в таблице 2.

Таблица 2

Подставляя значения из таблицы 2 в формулы, получаем следующее:

S_x=.

S_y=.

Найденные значения дисперсии подставляем в формулу (2):

t =.

Сравнивая полученный критерий Стьюдента (t=1.4) с табличным значением критерия при уровне значимости 0.05 (t'=1.73) получаем следующее: t'>t, что и требовалось доказать, следовательно, нулевая гипотеза не опровергается, и обе выборки относятся к одной генеральной совокупности, т. е. они однородны для уровня достоверности 0.05.

F =.

Табличное значение F' при n₁=16 и n₂=15 равно 1.67. Видно, что найденное значение критерия Фишера F.

Теперь воспользуемся для расчетов критерием ч². Его смысл заключается в сравнении результатов входного и итогового тестирования в контрольной и экспериментальной группах.

Для того чтобы при заданном уровне значимости (например, =0,05) проверить нулевую гипотезу H₀: генеральная совокупность распределена нормально, надо найти значение величины.

.

гдетеоретические частоты (в нашем исследовании — это результаты, полученные во время входного тестирования),.

— эмпирические частоты (результаты, полученные во время итогового тестирования).

Проанализируем результаты, полученные для контрольной группы (т.е. в 1 подгруппе группы 3Т-04):

Таблица 3. Результаты для контрольной группы (количество учащихся n=16)

Сравним найденное значение ч² с критической точкой ч²_кр (ее находим по таблице 3, зная уровень значимости б=0,05 и число степеней свободы k=s-3=4−3=1). Таким образом, получаем:

ч²=3,46< ч²_кр=3,8.

Значит, нет оснований отвергнуть нулевую гипотезу, т. е. данные наблюдений для указанной контрольной группы согласуются с гипотезой о нормальном распределении генеральной совокупности.

Покажем, что и экспериментальная группа (учащиеся 2 подгруппы группы 3Т-04) обладает однородностью:

Таблица 4. Результаты для экспериментальной группы (количество учащихся n=15)

Сравним найденное значение ч² с критической точкой ч²_кр (б=0,05 и число степеней свободы k=1). Таким образом, получаем:

ч²=3,52< ч²_кр=3,8.

Значит, нет оснований отвергнуть нулевую гипотезу, т. е. для указанной экспериментальной группы данные наблюдений согласуются с гипотезой о нормальном распределении генеральной совокупности.

На этапе формирующего эксперимента необходимо рассчитать ряд коэффициентов для каждой из групп (контрольной и экспериментальной).

С учетом многомерности понятия «качество подготовки» целесообразно использование следующей системы частных критериев знаний, характеризующих степень усвоения изложенного материала.

К_S — полнота усвоения учащимися системы знаний, умений и навыков по отдельному разделу или сформированность системно-деятельностного мышления;

К_б — качество усвоения системы знаний, умений и навыков по отдельному разделу;

К_в — степень научности усвоенной учащимся системы знаний;

Кф — степень автоматизма усвоенной системы знаний или сформированности необходимой динамичности в ориентировке и принятии решений применительно к проблемным ситуациям.

При расчете указанных критериев воспользуемся результатами итогового тестирования (тест включал 20 вопросов) для двух выделенных нами групп.

Для суждения о степени полноты усвоения учащимися информации, полученной по теме «Основы Delphi», используем коэффициент полноты усвоения понятий:

К_{S= ,} (К1) где:

n — количество элементов в системе «метазнаний» учащихся по данной теме;

N — количество обучаемых, выполнявших работу;

n_i — фактическое количество усвоенных элементов системы «метазнаний», подтвержденное i-ым обучаемым.

КS эксп. =; КS контр. =.

Исследование уровня усвоения было выполнено также с помощью теста, выявляющего поэтапное накопление учащимися потенциала знаний. При таком подходе коэффициент уровня усвоения может быть определен по отношению количества правильно выполненных решений (a) к общему числу (p) предложенных заданий:

К_б = a / p, где:

К_б — коэффициент усвоения;

б — условное обозначение уровня деятельности.

Теоретические исследования показывают, что удовлетворительным результатом можно считать К_б>0,7.

К_{б эксп.} = 17,82 / 20 = 0,891; К_{б контр.} = 15,08 / 20 = 0,754.

Для суждения о степени научности внедренной методики обучения можно использовать коэффициент научности — К_в:

Кв=, где:

в_пр— ступень абстракции, на которой представлен разработанный материал;

в_н — ступень абстракции, на которой находится соответствующая отрасль науки.

Ступень A (феноменологическая в=1) — внешнее, описательное, феноменологическое изложение явлений, каталогизация объектов, констатация их свойств;

Ступень Б (аналитико-синтетическая, предсказательная в=2) — элементарное объяснение природы, свойств объектов и закономерностей явлений. При описании на данной ступени создаются возможности для предсказания направленности и возможных исходов явлений и процессов;

Ступень В (аналитическая, прогностическая в=3) — объяснение явлений данной области с созданием их количественной теории, моделированием основных процессов, аналитическим представлением их законов и свойств. На данной ступени создаются возможности для прогноза сроков и конечных показателей процессов и явлений;

Ступень Г (аналитическая, аксиоматическая в=4) — объяснение явлений с использованием математического или логического анализа, обладающего большой обобщенностью описания, как по ширине охвата материала, так и по глубине проникновения в его сущность. Возможен точный и долгосрочный прогноз.

2 3.

К_{в контр.} = —— = 0,5; К_{в эксп.} = —— = 0,75.

4 4.

Следующий критерий (Кф) позволяет определить степень автоматизма в освоении темы «Основы Delphi».

Допустимое для обучаемого время (ф_обуч.), устанавливалось в сравнении с затратами времени на выполнение того же задания группой специалистов, освоивших данную деятельность (ф_спец.). Тогда на проверяемой ступени абстракции (в) имеем:

Кф = ф_спец / ф_обуч.

Кф _контр. = 23/35 = 0,64; Кф _эксп. = 26/30 = 0,87.

Степень автоматизма в освоении изучаемой темы, согласно теоретическим исследованиям, должна составлять 0,5 Кф1.

Вышерассмотренные частные критерии могут быть положены в основу формирования критерия эффективности использования предлагаемого метода обучения с дальнейшим расчетом коэффициента эффективности:

= К_эксп /К_контр, где:

К_эксп — коэффициент, полученный в экспериментальной группе;

К_контр — то же для контрольной группы.

= К_S эксп. / К_{S контр.} + К_{б эксп.} / К_{б контр.} + К_{в эксп.} / К_{в контр.} + Кф _эксп. / Кф _контр.

= 0,059/0,047 + 0,891/0,754 + 0,75/0,5 + 0,87/0,64 = 1,255 + 1,182 + 1,5 + 1,359 = 5,296.

Если коэффициент эффективности больше единицы, то внедряемая методика обучения считается более эффективной в сравнении с традиционной.

В данном случае >1, следовательно, разработанная методика по применению методов проблемного обучения при изучении языка программирования Delphi является эффективной.

Критерии, показывающие степень усвоения изложенного материала, отображены на диаграмме (рис. 4).

Рисунок 4. Диаграмма «Степень усвоения изложенного материала».

Выводы по главе 2

Обобщая вышеизложенное, отметим следующее:

В результате проведенных занятий, на которых была использована своя методика организации проблемного обучения, учащиеся подходят к выполнению заданий более творчески, значительно повышая качество выполнения поставленных перед ними задач (оригинальность, обоснованность, актуальность).

Было замечено, что важным условием эффективности проблемного обучения является правильное изложение, формулирование ситуации. Важно, чтобы учащемуся было понятно, что дано, что найти. Это необходимо, но не всегда достаточно. Как показывает практика, изложение ситуации должно быть предельно конкретным. Тогда учащийся быстрее сможет себе представить, как складываются обстоятельства, какие возникают трудности и как их найти. Проблемное обучение не обеспечит развитие творческих сил учащегося, если его не привлекать к самостоятельной постановке проблемных вопросов.

Работая по технологии проблемного обучения, были получены следующие результаты:

ь учащиеся проявляют большой интерес и желание работать (индивидуально, в парах, группах) над решением поставленных задач, в связи с их практической направленностью;

ь ребята хотят и учатся быть коммуникабельными;

ь в процессе работы учащиеся могут смело высказывать свои мысли, не боясь, что их осудят за «неправильность»;

ь учащиеся могут начать самостоятельно работать в любой момент.

Изменения, происходящие в учениках, указывают на то, что учебные проблемы создают благоприятные условия для общего развития каждого учащегося. Такая форма обучения позволяет понять не только теоретические понятия, сведения и факты, но и пользоваться ими в жизни с благородными целями и при выходе из ССУЗов.