Ефективност на технология за активно учене в обучението по математика в 5 клас в СТЕМ среда

Ефективност на технология за активно учене в обучението по математика в 5 клас в СТЕМ среда

Даниела Атанасова-Кованджиева

Старши учител по математика; 2 СУ „Акад. Емилиян Станев“; гр. София

Резюме: В статията са разгледани въпросите свързани с ефективността на педагогическия модел за активно учене в СТЕМ среда след провеждане на педагогически експеримент. Коментират се предимствата на активното учене за подобряване на математическите компететентности  на учениците  и интерактивният образователен модел, с акцент върху прилагането на интерактивните методи в обучението по математика в 5 клас. Привеждат се доказателства за ефективността на педагогическия модел за постигане на по-добри резултати, придобиване на трайни умения за учене и повишаване на мотивацията на учениците.

Ключови думи: ефективност, педагогически модел, интерактивни методи на обучение, СТЕМ.

 

В образованието реформите трябва да отговарят на новите условия и промените, които настъпват в социално-икономическите условия и в начин на живот. Реформирането е наложително, защото навлизат новости. Акцентът да бъде поставен върху формирането на ключовите компетентности на учениците, а не върху усвояването на учебен материал, който в действителност много бързо се забравя, ако не се прилага. (Компетентности и образование, 2019) Това, което е задължително в сферата на иновациите, е въвеждането на такива технологии на обучение и създаването на такава образователна среда, в която да се работи за самостоятелното усвояване на знанията; да може да се провежда образователен процес, който отговаря на така наречения компетентностен подход.

Вниманието на редица български и чуждестранни учени е насочено към ефективността на училищното учене. Дидактическата ефективност е в основата за успешното усвояване на знанията и зависи от умението на ученика да решава проблеми. Предполага знанието да не се възприема като нещо дадено отвън (учителят предава наготово знания на ученика), а като състояние на разбиране, като индивидуална конструкция, която всеки от учащите се самостоятелно създава в процеса на свързване на старата и новата информация посредством определена организираща система. В дидактически аспект ефективността означава да се реализира такова обучение, което позволява да се направи съпоставка между текущите и очакваните резултати. Мария Тенева посочва, че като  ,,ефективно“  се определя такова училищно учене, което се реализира въз основа на добре подбрана научна материя и оптимален избор на дидактическа технология, протича на фона на положителна мотивация и стимули към учениците от страна на педагога и се реализира с оптимален разход на време и усилия от страна на обучаемите. Важно е дали у учениците е формирана умствена самостоятелност, изразяваща се в това, как обучаемите ги прилагат в нови ситуации. Трябва да се преосмисли разбирането за същността и значението на процеса на обучение и на познавателния процес“. В училище учениците ежедневно се сблъскват с предизвикателството да усвояват голямо количество информация. Фронталният метод на преподаване, който прилагат голяма част от педагозите, предполагат уеднаквяване на личността на ученика по отношение на педагогическото взаимодействие. Учителите обикновено използват една и съща дидактическа технология в учебния час и имат един подход към всички ученици. Но не всички ученици на една и съща възраст имат еднаква степен на развитие и не всички учат по еднакъв начин. Дидактическата ефективност се влияе и от начина, по който учителят възприема личността на ученика и взаимодейства с нея; от това, как реализира преподавателската си дейност. (М.Тенева, 2016)

Констатиращ етап

За целите на изследването и преди прилагането на педагогическия модел за самостоятелно учене в СТЕМ среда в обучението по математика в 5. клас проверих знанията на учениците от експерименталната група 5.в клас и контролната група 5.а клас, чрез контролен тест №1. За целта използвах част от обобщителен тест на раздела от учебник по математика за 5. клас на изд. „Архимед“.

Формат на проверката: тема от 9 задачи с избираем и свободен разширен отговор, като решението на задачите се представя в писмен вид.

Критериите са разработени на базата на ДОС по математика. Задачите от теста са съставени на база предварително определени критерии.

Общ брой точки: 16, като броят на точките за всяка задача е конкретизиран в теста. Формула за оценка: Оценката=2+0,25.К, където К е брой получени точки от теста. Времетраене: 40 минути.

Таблица 1 Оценъчна скала

Брой точки	% от точките	Оценка
0-3	По-малко от 20%	Слаб (2)
4-5	20% – 37,5%	Среден (3)
6-9	37,5% – 62,5%	Добър (4)
10-13	62,5% – 87,5%	Мн. добър (5)
14-16	87,5% или повече	Отличен (6)

 

Таблица 2 Резултати на учениците от тест 1 ( експериментална група)

Клас  5		Слаб 2	Среден 3,00 – 3,49	Добър 3,50 – 4,49	Мн. добър 4,50 – 5,49	Отличен 5,50 – 6	Среден успех
			бр.	бр.	бр.	бр.
Тест 1		–	2	6	8	10	Мн.добър 5,00

 

Фигура 1 Резултати на учениците от тест 1 ( експериментална група)

 

Както е видно от таблица 6 и от фигура 1

• 38,5% от учениците  постигат напълно очакваните резултати на класната работа. В знанията и уменията нямат пропуски. Имат трайни и устойчиви знания както от настоящата, така и от предходните години. Владеят математическата терминология. Отлично подреждат и аргументират решението на задачите. Умеят да формулират верен отговор.
• 30,7% от учениците постигат с малки изключения очакваните резултати. Показват незначителни пропуски в знанията и уменията си. Усвоили са новите понятия и като цяло ги използват правилно. Допуснатите грешки са от технически характер.
• 23,1% от учениците постигат преобладаващата част от очакваните резултати. Показват придобитите знания и умения с малки пропуски. Усвоена е част от учебния материал и решенията на задачите им съдържат неточности.
• 7,7%  от учениците постигат само отделни очаквани резултати. В знанията и в уменията си имат сериозни пропуски. Притежават малка част от математически компетентности. Решенията им съдържат недостатъци и водят до грешен краен резултат. Имат нужда от допълнителна работа.
• Няма ученици със слаби резултати.

Резултатите на контролната група са сходни с тези на експерименталната и са показани на таблица 3 и фигура 2.

Таблица 3 Резултати на учениците от контролната група

Клас 5	Слаб 2	Среден 3,00 – 3,49	Добър 3,50 – 4,49	Мн. добър 4,50 – 5,49	Отличен 5,50 – 6	Среден успех
		бр.	бр.	бр.	бр.	бр.
Тест 1	–	–	9	11	6	Мн.добър 4,88
Тест 2	–	–	6	14	6	Мн.добър 5,00

 

Фигура 2 Резултати на учениците от контролната група

При контролната група се получиха следните резултати:

• 23 % от учениците постигат напълно очакваните резултати на класната работа. В знанията и уменията нямат пропуски. Имат трайни и устойчиви знания както от настоящата, така и от предходните години. Владеят математическата терминология. Отлично подреждат и аргументират решението на задачите. Умеят да формулират верен отговор.
• 39 % от учениците постигат с малки изключения очакваните резултати. Показват незначителни пропуски в знанията и уменията си. Усвоили са новите понятия и като цяло ги използват правилно. Допуснатите грешки са от технически характер.
• 38 % от учениците постигат преобладаващата част от очакваните резултати. Показват придобитите знания и умения с малки пропуски. Усвоена е част от учебния материал и решенията на задачите им съдържат неточности.
• Няма ученици със слаби и средни оценки.

На фигура 3 са показани сравнените резултати от тест 1 на двете групи по среден успех, от което се вижда минималната разлика между тях от 0,12 стотни, което  показва, че преди провеждане на експеримента учениците и от двете групи са със сходни резултати. Този факт ще ни даде ясна представа за успеха или неуспеха на приложения педагогически модел за активно самостоятелно учене в СТЕМ среда.

Фигура 3 Среден успех от тест 1 на експериментална и контролна група

Формиращ етап

В основата на изследването е идеята, че „В процеса на обучение акцентът е поставен върху уменията за учене, за развиване на критичното мислене и самостоятелното обработване на информация“ (Игликина 2019). Дидактическият експеримент осъществих чрез провеждане на обучение в присъствена форма и работа на учениците в клас

Материалите и заданията учениците получаваха в MS Teams, като пак там изпращаха решените задачи и изпълнени задания.

Участниците показаха изключителна мотивация за работа и отговорност. Амбициозни са и работиха активно в часовете. След като бяха запознати с моделът за работа, приеха въодушевено и с ентусиазъм да се включат в изследването- мотивираха се още повече да покажат, че могат, знаят и умеят.

Според учебния план на училището, математика-ООП, се изучава 5 учебни часа седмично. Проведох общо 29 учебни часа

Заключителния тест №2 проведох в присъствена форма през м. май 2023 г.

За да осъществя ефективно обучението осигурих работна среда, в която учениците да се чувстват спокойни и уверени. Изготвихме съвместно календарен план, като определихме темите на уроците, времето и продължителността и начина на работа. Формулирахме целите и задачите. Определихме заедно дидактическите материали и обучителни електронни ресурси, които щяха да използват в своята работа и самоподготовка. Разбира се, всеки от тях можеше да използва допълнителни обучителни средства според нуждите си. Всеки ученик разполагаше с техническо устройство и достъп до интернет. Цикълът на подготовка беше свързан с изпълнението на различни задания, както в клас, така и извън клас.

Уроците за обобщение и решаване на тестове са в рамките на 6 часа. В тези часове се систематизираха знанията по темата и се разглеждаха задачи за поддържане на тези знания. Тук учениците самостоятелно решаваха тестовете „Задачи за самоконтрол“, поместени в учебниците, с цел проверка и самооценка. Целта на решаването на тези тестове беше учащите да попълнят своите пропуски и успешно да се подготвят за заключителния експеримент-тест №2.

Самостоятелната дейност на учениците по математика в изследователския период се прояви в следното:

1)        самостоятелно актуализираха старите знания –понятия, теореми, метрични зависимости;

2)        обхванаха обектите в тяхната структурна цялост и откриха нови страни и зависимости;

3)        решаваха основни задачи;

4)        ориентираха се в разнообразни проблемни ситуации, във виждане и поставяне на проблеми;

5)        изказваха хипотези и привеждаха логически доказателства;

6)        направиха самостоятелен пренос на математически знания в нови ситуации;

7)        намираха оригинални начини за решаване на дадена задача;

8)        откриваха връзки между различните математически знания;

9)        научиха се целенасочено да използват и комбинират различни методи на научно познание и творчество;

10)      създаваха алгоритми;

11)      изработваха/съставяха таблици, табла, презентации и разработваха планове на уроците със собствено виждане по поставените задания;

12)      придобиха умения да преценяват вярност, рационалност и целесъобразност при избор на подход за решаването на проблем;

13)      всеки работеше със собствено темпо.

Този подход накара учениците да работят, като:

• самостоятелно планират и конкретизират целите на учебната дейност;
• самостоятелно планират методите и средствата на учебна дейност;
• осъществяват алгоритмично мислене стъпка по стъпка;
• самоорганизират и самоконтролират учебната си дейност;
• самоанализират резултатите от учебната си дейност;
• развият креативността си – на плакати, постери, справочници по геометрия и др.
• повишат концентрацията си;

Контролен етап

Диагностиката се свързва с контрола, в чиято основа лежат проверката и оценката, които имат важна диагностична стойност. В сферата на образованието чрез контрола се проверява способността на учещия се да усвоява учебното съдържание. В тази връзка редица изследователи  посочват, че под понятието педагогическа диагностика следва да се разбират всички методи, процеси и мероприятия, които служат за измерване и оценка на входа, изхода и протичането на педагогическия процес. Чрез нея могат да се установят какви резултати са постигнати в съответствие с поставените цели, изучаваното съдържание, прилаганите методи и подходи. За целите на изследването се проследи развитието на знанията на учениците чрез тест 2, след приключването на експеримента. Той е върху раздел: “Основни геометрични фигури“-триъгълник, успоредник, ромб, трапец, четириъгълник. Целта е  измерване и оценка на постиженията на учениците, постигнати в резултат на приложеният педагогически подход за самостоятелно учене. Форматът на проверката е тема от 8 задачи с избираем и свободен разширен отговор, като решението на задачите се представя в писмен вид. Критериите са разработени на базата на ДОС по математика. Задачите от теста са съставени на база предварително определени критерии (таблица 4). При отчитане на резултатите от тестовете за всеки ученик създадох профил, в който отразих получените точки по всяка от задачите и съответствието им с оценка с думи и с цифри. Това даде възможност да направя сравнителен анализ на резултатите от тест 1 и тест 2. При анализирането на резултатите се съобразих със зададените очаквани резултати. След като получиха резултатите от тестовете, учениците имаха възможност да коригират своята самооценка и представа за успех, като насочат вниманието и усилията си към отстраняване на пропуските. Да засилят чувството си на самокритичност и самоконтрол.

Таблица 4 Критерии и показатели за тест 2

Критерии		Показатели-очакваните резултати обхващат всички задачи от тест №2
1. Знания		1.    Да знаят основните елементи на геометричните фигури и съответните  формули за намиране на техните елементи, обиколка и лице. 2.    Да знаят означенията, свързани с геометричните фигури-страни и височини за триъгълник, успоредник и ромб; диагонали за различните видове четириъгълници; двете основи и бедра за трапеци . 3.    Да знаят и могат да извършват рутинни математически действия.
2.Рецептивни умения	1.     Да разпознават типовете основни задачи, до които се свеждат задачите в зависимост от търсените елементи. 2. Да могат да намират лице и обиколка на геометрична фигура. 3. Да умеят да екстраполират задача и да съставят план за решението и.
3.Продуктив ни умения	1.           Да демонстрират подходящи умения при решаване на общи задачи. 2.   Да извлича математическа информация по чертеж на равнинна фигура; 3.           Да моделират геометрична ситуация с помощта на алгебричен или                        тригонометричен израз; 4.           Да преценяват вярност, рационалност и целесъобразност при избор на  подход към решаването на проблем; 5. Да оценяват съдържателно получен резултат и коректност на аргумент, изглеждащ убедително и да умеят да го интерпретират. 6.  Да обосновават изводи;

 

Сравнителен анализ на резултатите на двете групи

На фигура 4 са показани промените на средния брой точки на учениците от експерименталната и контролната група след провеждане на експеримента.

 

Фигура 4 Сравнение на изменението  на резултатите на двете групи в точки

 

Данните от фигурата показват ръст на средния брой точки от 2,4 за експерименталната група и ръст от 1,2 точки за контролната група. Разликата в промените на постиженията при изследването е двойно и е категорично в полза на експерименталната група.

На фигура 5 е показано изменението на средната оценка на експерименталната и контролната група след провеждане на експеримента.

Фигура 5 Сравнение на изменението  на резултатите на двете групи като оценка

Данните от фигурата показват ръст на средния успех с 0,42 стотни за експерименталната група и ръст от 0,12 стотни за контролната група. Разликата в промените на постиженията при изследването е почти четворно и е категорично в полза на експерименталната група.

Качествен анализ на резултатите от експеримента

Получените резултати показват, че педагогическият модел за активно самостоятелно учене в СТЕМ среда в  обучението по математика  в експерименталната група водят до голямо  повишаване на резултатите. Доказателство за това е повишението с 20 % на общите резултати на 5.в клас. При контролната група (5.а клас)  се наблюдава повишение от 10% на общите резултати. Подобряването на резултатите на експерименталната група с 0,42 стотни е показателен за това, че педагогическият модел за активно самостоятелно учене в СТЕМ среда в  обучението по математика повишава качеството на образователния продукт. При всички изследвани показатели напредъкът на учениците от експерименталната група е видим и те подобряват своите умения. Тези факти ми дават основание да  твърдя, че мотивацията за учене при учениците от експерименталната група се е повишила неимоверно.

Проверка на хипотезата По Т-критерий на Уилкоксън

Тестовете за рангова сума и подписан ранг са предложени от американския статистик Франк Уилкоксън в новаторски изследователски труд, публикуван през 1945 г. Тестовете поставят основата за тестване на хипотези на непараметрични статистики се прилагат за оценка на изменението в състоянието на даден показател за една и съща извадка изследвани лица за определен период от време. Измерването се извършва, като се използва шестобалната система за оценка или се броят извършени дейности -т.е. брой получени точки от теста.(https://bg.moneynx.com/wilcoxon-test)

Целта ми е да проверя дали след приложеният модел се е повишил успехът на учениците. Изготвил съм критериален списък от действия, които следва да изпълни всеки ученик. Чрез таблици и диаграми съм представил резултатите от тест 1 и тест 2 в точки и в оценка.

В таблица 5 съм определил ранговете по следния начин: Изчислявам модула (абсолютна стойност) на разликата в индивидуалните резултати в точки на всеки от учениците. Тези модули подреждам (ранжирам) във възходящ ред. При равна модулна разлика събирам номерата на ранговете и сумата разделям на броя на равните резултати. Така всеки получава еднакъв ранг.

Проверяващата величина Т определям като сума от ранговете, съответстващи на нетипичните изменения. В случая нетипичните изменения са с рангове 7;10;18

(ученици № 10;24;17) и тяхната сума е Т=7+10+18=35

Критичната стойност Т_кр. (определям от таблица ) – Ткр.= 110

Получавам, че Т< Ткр.  (35 < 110)

Тъй като получената стойност на проверяващата величина Т е по-малка от критичната стойност Т_кр, нулевата хипотеза се отхвърля и се приема алтернативната.

Таблица 5 Подреждане резултатите на учениците според разликата

№ ученик	9	13	18	20	22	10	7	14	24	6	23
Разлика	0	0	0	0	0	-1	1	1	-2	2	2
№ в ранговия ред	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Ранг	3	3	3	3	3	7	7	7	10	10	10

 

№ ученик	2	3	11	26	17	1	15	16	19	5	8	12	21	4	25
Разлика	3	3	3	3	-4	4	4	4	4	5	5	5	5	6	10
№ в ранговия ред	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26
Ранг	13,5	13,5	13,5	13,5	18	18	18	18	18	22,5	22,5	22,5	22,5	25	26

 

Отхвърля се нулевата хипотеза (Н₀)-повишението на резултатите след обучението се дължи на случайни фактори-и се приема алтернативната (Н₁) а именно, че повишението на резултатите на учениците от изследваната група се дължи на приложения от мен педагогически модел за активно самостоятелно учене в СТЕМ среда в обучението по математика в 5. клас.

 

Литература:

1. Бижков, Г. (1995). Методология и методи на педагогическите изследвания. София: Изд.Аскони
2. Гюрова,В., Божилова,В.(2016). Формиране на умения за учене .; УИ „ Св. Климент Охридски“
3. Компетентности и образование. (2019). София: МОН. Последно посещение на 10.06.2021г.на file:///C:/Users/Loa/Desktop/I-book.pdf
4. Тенева,М. (2016). Дидактическа ефективност-фактори и предпоставки за нейното реализиране. том XIII; УИ „ Св. Климент Охридски“
5. https://technomagicland.com/bg
6. https://www.matematika.bg/geometry