Введение
Современная система высшего образования, особенно в ведомственных вузах, ориентирована на достижение конкретных результатов, выраженных в формировании у выпускников комплекса профессиональных компетенций. Для вузов МЧС России эта задача имеет особое значение, поскольку от качества подготовки специалистов напрямую зависит эффективность ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, спасение жизни и сохранение здоровья людей. Дисциплины химического и материаловедческого профиля занимают ключевое место, обеспечивая понимание процессов горения и взрыва, свойства материалов, используемых в средствах защиты и конструкциях, основ токсикологии. Следовательно, остаточные знания по этим дисциплинам выступают не просто формальным показателем успеваемости, а индикатором профессиональной готовности выпускника. Проведенный анализ практики организации учебного процесса выявил проблему: существующие методики контроля остаточных знаний зачастую носят формальный характер, не учитывают в полной мере специфику будущей профессиональной деятельности и слабо используют потенциал цифровой трансформации образования. Традиционные методы трудоемки, не всегда объективны и не позволяют осуществить оперативный мониторинг и накопление данных для анализа динамики подготовки курсантов.
Цель исследования – разработка и теоретическое обоснование педагогической модели цифрового контроля остаточных знаний, интегрированной в электронную информационно-образовательную среду (ЭИОС) вуза МЧС России и ориентированной на профессиональные задачи будущей деятельности.
Материалы и методы исследования
Исследование проводилось на базе ФГБВОУ ВО «Академия гражданской защиты МЧС России» в период с 2019 по 2024 год. Материалы исследования: рабочие программы дисциплин химического и материаловедческого профиля, фонды оценочных средств, платформа ЭИОС вуза, результаты контроля остаточных знаний курсантов. Для решения поставленных задач был применен комплекс взаимодополняющих методов: теоретические методы (системный анализ научной литературы, нормативных документов, теоретическое моделирование), эмпирические методы (педагогический эксперимент; наблюдение), методы математической статистики.
Результаты исследования и их обсуждение
Проблема контроля остаточных знаний является предметом активного обсуждения в научно-педагогическом сообществе. Итоги диагностической работы рассматриваются как один из аккредитационных показателей высших учебных заведений [1]. Такой контроль позволяет выявить пробелы в знаниях и скорректировать рабочие программы [2]. Однако содержание тестовых заданий по естественно-научным дисциплинам, как правило, идентично для всех направлений подготовки и не учитывает специфику будущей профессиональной деятельности обучающихся. В своем исследовании А.А. Хаертдинова [3] акцентирует внимание на необходимости формирования компетенций по решению профессиональных задач через систему контроля остаточных знаний. Педагогические измерения остаточных знаний, по мнению Д.В. Пузикова [4], могут помочь в сопоставлении эффективности методических подходов, реализуемых для очной и заочной формы обучения. В работе А.В. Кондрашовой [5] приведены примеры образцов тестовых заданий и вопросов для контроля остаточных знаний студентов вуза по химии, которые позволят выявить проблемные моменты. Работы О.М. Булгакова, А.И. Ладыги [6; 7] посвящены проектированию и интерпретации тестов, что является важной, но недостаточной частью общей системы. В постпандемийный период контроль все чаще проводится в цифровом формате [8; 9], но предполагаемые типологии заданий требуют адаптации к дисциплинам естественно-научного цикла, к тому же не содержат профессионально ориентированных вопросов. Т.Е. Смоленцева [10] предлагает использовать методологию непрерывной оценки остаточных знаний путем интеграции банка тестовых заданий и платформы цифровой образовательной среды. А.Г. Смольянов [11] описывает возможности автоматизированного учебного процесса, подчеркивая его эффективность с точки зрения экономии времени и объективности. Особого внимания заслуживает опыт, описанный в контексте военных вузов [12]. Н.Ф. Григорьев указывает на необходимость учета специфики контингента и повышенных требований к надежности системы. Это подтверждает выявленное противоречие: несмотря на наличие отдельных разработок в области педагогических измерений, цифровизации и ведомственной педагогики, отсутствует комплексная педагогическая цифровая модель, которая интегрировала бы эти аспекты применительно к контролю остаточных знаний по фундаментальным дисциплинам в вузах МЧС России. В Академии гражданской защиты на основе нормативных актов [13] разработано «Положение о порядке проверки остаточных знаний обучающихся» [14]. Основная цель проверки остаточных знаний – объективная оценка учебных достижений обучающихся, анализ реализации основных образовательных программ и повышение качества подготовки выпускников.
Разработанная авторами педагогическая модель цифрового контроля остаточных знаний представляет собой комплексную систему, интегрированную в электронную информационно-образовательную среду вуза МЧС России (https://edu.amchs.ru/). За основу взята педагогическая модель контроля остаточных знаний студентов по естественно-научным дисциплинам, предложенная В.В. Свиридовым [15]. Целевой компонент определяет системообразующую функцию модели, направленную на обеспечение мониторинга уровня остаточных знаний, и конкретизируется задачами диагностики уровня усвоения ключевых понятий, выявления персонифицированных пробелов в подготовке курсантов, стимулирования систематической работы над учебным материалов, а также формирования базы данных для анализа динамики подготовки. Содержательный компонент реализует принцип профессиональной ориентации через отбор проверяемых дидактических единиц. В его основе лежит матрица соответствия между содержанием рабочих программ дисциплины «Химия» и «Материаловедение», профессиональными компетенциями ФГОС и типовыми задачами будущей деятельности, такими как определение пожаровзрывоопасных свойств веществ и материалов, прогнозирование поведения конструкций при высоко- или низкотемпературном воздействии, расчет необходимого количества огнетушащего вещества, оценка устойчивости материала при воздействии ионизирующего излучения. Процессуальный компонент описывает организацию контроля через систему взаимодополняющих форматов. Данный компонент включает: входной контроль для определения базового уровня после длительного перерыва в изучении, рубежный контроль по завершении ключевых модулей и итоговый контроль как комплексную проверку перед государственной аттестацией. Оценочный компонент устанавливает трехуровневую систему критериев, охватывающую репродуктивный уровень узнавания и воспроизведения определений, продуктивный уровень применения знаний в стандартных профессиональных ситуациях и творческий уровень решения нестандартных задач.
Архитектура модели реализована по модульному принципу. Она включает модули: управления тестированием для создания и модификации банка заданий; аналитики для статистической обработки результатов и визуализации данных; коммуникации для организации консультаций или рассылки уведомлений; отчетности для формирования ведомостей, протоколов или индивидуальных траекторий. Для реализации предлагаемой модели использован комплекс технологических решений, таких как адаптивное тестирование с ротацией вариантов заданий, инструменты создания интерактивных симуляций, система прокторинга для обеспечения достоверности результатов, механизмы автоматической генерации индивидуальных вариантов и инструменты для визуализации результатов через дашборды и диаграммы. Реализация модели осуществляется по многоэтапному алгоритму (рис.), начинающемуся с формирования банка заданий с метками, продолжающемуся настройкой параметров тестирования и автоматизированным распределением вариантов, и завершающемуся автоматической проверкой, формированием аналитических отчетов и разработкой рекомендаций по устранению выявленных пробелов.
Многоэтапность алгоритма реализации цифрового контроля остаточных знаний Источник: составлено авторами по результатам данного исследования
Интеграция с ЭИОС вуза обеспечивает единую аутентификацию пользователей, синхронизацию с электронными журналами успеваемости, использование стандартизированных протоколов обмена данными и соблюдение требований информационной безопасности. Таким образом, представленная модель обеспечивает системный подход к организации контроля остаточных знаний, поскольку сочетает принципы педагогических измерений, профессиональной ориентации и цифровизации образовательного процесса, что позволяет не только оценивать актуальное состояние знаний курсантов, но и прогнозировать их профессиональную готовность к решению задач в условиях чрезвычайных ситуаций.
Апробация разработанной педагогической модели цифрового контроля остаточных знаний осуществлялась в течение пяти лет, при этом общий охват участников составил 1857 человек из числа обучающихся по дисциплинам химического и материаловедческого профиля. Организационно-методической основой апробации выступил репрезентативный банк тестовых заданий. Технологической платформой реализации модели стала ЭИОС Академии гражданской защиты МЧС России, где был реализован алгоритм автоматизированного проведения тестирования в формате индивидуальных заданий с регламентированной продолжительностью времени исполнения. При этом использовались различные типы цифровых заданий: интерактивные тесты открытого и закрытого типа, задачи на установление соответствия, а также профессионально ориентированные кейсы с применением визуализированных материалов последствий чрезвычайных ситуаций. Особое внимание уделялось валидности инструментария, поскольку каждый тест охватывал не менее 50% формируемых дисциплиной компетенций, что позволяло получать объективную картину уровня остаточных знаний по всему спектру проверяемых дисциплин. Анализ динамики результатов контроля остаточных знаний выявил устойчивую положительную тенденцию по всем дисциплинам химико-материаловедческого цикла, что свидетельствует об эффективности внедряемой модели и корректирующих мероприятий, проводимых на основе анализа результатов тестирования. Сравнительный анализ результатов показал определенную дифференциацию в уровне остаточных знаний, что потребовало разработки адресных методических рекомендаций для определенной категории обучающихся.
Для количественной оценки эффективности разработанной педагогической модели цифрового контроля был проведен статистический анализ данных, полученных в ходе апробации. Для определения статистической значимости изменений в уровне остаточных знаний применялся t-критерий Стьюдента для парных выборок. Сравнивались средние баллы по каждой дисциплине за начальный и конечный периоды наблюдения. Полученные значения t-критерия Стьюдента превышают критическое значение tкрит = 2,57 для уровня значимости Р < 0,05 и числа степеней свободы f = 5, что свидетельствует о статистически значимом улучшении результатов по дисциплинам химического и материаловедческого профиля во время педагогического эксперимента. Статистическая обработка данных подтвердила достоверность наблюдаемого улучшения результатов (Р < 0,05) по всем дисциплинам за период внедрения модели. При этом произошло снижение коэффициента вариации с 4,39% до 2,46% за данный период, что свидетельствует о значительном уменьшении вариативности результатов между разными факультетами. Это говорит о выравнивании качества подготовки и подтверждает эффективность разработанной модели за счет индивидуального подхода к корректировке образовательного процесса. Для комплексной оценки результатов были рассчитаны дополнительные статистические показатели. Среднегодовой темп прироста качества знаний составил 2,1%. Полученное значение коэффициента конкордации Кендалла (W = 0,84) свидетельствует о высокой согласованности динамики улучшений по дисциплинам химико-материаловедческого профиля, участвующих в контроле остаточных знаний. Расчетное значение корреляции между внедрением профессионально ориентированных заданий и улучшением результатов обучения курсантов (r = 0,78) достаточно убедительно свидетельствует о прямой зависимости между этими параметрами. Полученные статистические данные подтверждают эффективность разработанной педагогической модели цифрового контроля остаточных знаний и обосновывают целесообразность ее дальнейшего внедрения в образовательный процесс вузов МЧС России.
Качественный анализ результатов позволил выявить наиболее проблемные зоны в освоении материала, к которым относятся вопросы, связанные с разделами «Радиационная химия» в курсе химии и «Технология конструкционных материалов» в материаловедении, тогда как эти же разделы, подкрепленные виртуальными симуляторами и практико-ориентированными заданиями, показали более высокий уровень усвоения. Обратная связь от участников образовательного процесса, полученная через систему анкетирования в ЭИОС, показала высокую оценку таких аспектов цифрового контроля, как объективность оценивания, наглядность предоставления материалов и возможность оперативного получения результатов, хотя часть преподавателей отметила повышенные временные затраты на подготовку цифровых заданий и развитие собственной цифровой грамотности.
Перспективы развития предлагаемой авторами модели – внедрение элементов адаптивного тестирования и создание интегрированной базы данных остаточных знаний, которая может использоваться для прогнозирования профессиональной готовности выпускников ведомственных вузов МЧС России, что соответствует указанию Министерства науки и высшего образования РФ о необходимости проведения систематического среза знаний для устранения образовательных дефектов.
Заключение
Проведенное исследование было направлено на решение актуальной научно-практической проблемы совершенствования контроля остаточных знаний в системе ведомственной высшей школы. Реализация поставленных задач позволила разработать и апробировать педагогическую модель цифрового контроля остаточных знаний по дисциплинам химического и материаловедческого профиля в вузе МЧС России, что подтвердило выдвинутую гипотезу о повышении эффективности контроля при использовании цифровых технологий в электронной информационно-образовательной среде. В результате исследования достигнута поставленная цель – разработана и теоретически обоснована педагогическая модель цифрового контроля остаточных знаний по дисциплинам химического и материаловедческого профиля, которая была апробирована в ЭИОС Академии гражданской защиты МЧС России, обеспечив системный подход к организации контроля, сочетающий принципы педагогических измерений, профессиональной ориентации и цифровизации образовательного процесса. Практическая значимость исследования подтверждается возможностью использования разработанной модели в образовательном процессе других ведомственных вузов, а также при проектировании систем цифрового контроля остаточных знаний по другим дисциплинам естественно-научного и технического профилей. Дальнейшее исследование планируется направить на разработку алгоритмов адаптивного тестирования и создание интеллектуальной системы анализа образовательных траекторий курсантов.