Вайнштейн Ю.В.,

Носков М.В.,

Сомова М.В.

Сибирский федеральный университет,

г. Красноярск


Применение учебной аналитики для успешного обучения студентов


В статье представлен опыт применения учебной аналитики для повышения результативности образовательного процесса студентов. Организация процесса педагогического содействия построена на основе предиктивного анализа, обработки и визуализации данных цифрового следа обучающихся в системе электронного обучения вуза. В качестве инструмента использован разработанный с участием авторов в Сибирском федеральном университете цифровой сервис прогнозирования успешности обучения «Пифия». Обозначены перспективы дальнейшего развития работы.


Vainshtein Yu.V.,

Noskov M.V.,

Somova M.V.

Siberian Federal University,

Krasnoyarsk


Using learning analytics for student learning success


The article presents the experience of using learning analytics to improve the effectiveness of the educational process of students. The organization of the process of pedagogical assistance is built on the basis of predictive analysis, processing and visualization of data from the digital footprint of students in the university’s e-learning system. The digital service for predicting learning success “Pythia”, developed with the participation of the authors at the Siberian Federal University, was used as a tool. Prospects for further development of the work are outlined.


Программы развития большинства мировых и отечественных вузов в настоящее время все чаще включают такое направление как управление образовательным процессом на основе данных. Если в мировой образовательной практике эта тема развивается достаточно активно, то в России существуют лишь единичные практики масштабного применения методов учебной аналитики в образовательных организациях. Можно констатировать, что работы в этой области носят преимущественно исследовательский характер, что подтверждается ростом публикаций и проведением конференций, семинаров и круглых столов посвященных этому вопросу [1, 2].

Цифровая трансформация образования, интенсивное развитие цифровых технологий, а также пандемия новой коронавирусной инфекции послужила катализатором изменений образовательной среды университетов. В этих условиях произошло интенсивное развитие электронной информационно-образовательной среды, лавинообразное нарастание цифрового образовательного контента, создание электронных обучающих курсов и персональных образовательных сред [3, 4]. Таким образом, университеты получили источник данных цифрового следа обучающихся. Это привело к тому, что возникли новые возможности для организации процесса успешного обучения студентов и решения проблемы сохранности контингента в условиях подушевого финансирования вузов.

С участием авторов статьи в Сибирском федеральном университете был разработан цифровой сервис прогнозирования успешности обучения студентов «Пифия» [4]. В основу функционирования которого заложен ансамбль моделей прогнозирования, который комбинирует марковские алгоритмы [5] с алгоритмами машинного обучения [6]. Сервис Пифия выступает комплексным автоматизированным инструментом предиктивного мониторинга на основе данных цифрового следа обучающихся, которые накапливаются и хранятся в ЭИОС СФУ. Основным назначением Сервиса Пифия выступает еженедельное прогнозирование результатов текущей сессии на основе предиктивного анализа данных цифрового следа обучающихся, получаемых в реальном времени и отражающего их образовательное поведение [7]. Заметим, что регулярное прогнозирование осуществляется как в отношении факта сдачи промежуточной аттестации по дисциплинам, реализуемым в условиях ЭИОС вуза, так и относительно факта успешной сдачи текущей сессии (успешного перехода студента в следующий семестр без образования задолженностей). Сервис Пифия визуализирует «по принципу светофора» отнесение студентов к группам риска академической неуспешности. То есть студентам группы низкого риска присваивается зеленый цвет, студентам группы среднего риска – желтый, а студентам группы высокого риска – красный.

Применение результатов предиктивного анализа средствами сервиса Пифия целесообразно осуществлять, начиная с 7-8 недели учебного семестра. Именно с этого момента Пифия визуализирует студентов с достаточной точностью, т.е. позволяет практически «на лету» выявить тех, у которых только начинают формироваться трудности в обучении, для того, чтобы своевременно оказать им педагогическое содействие и повысить успешность их обучения. Отметим, что под успешностью обучения мы понимаем «интегральную характеристику учебной деятельности обучающегося, отражающую достижение или превышение им запланированных образовательных результатов по дисциплине в установленные сроки» [8].

В процессе работы сервиса Пифия были разработаны сценарии педагогического содействия обучающимся групп высокого, среднего и низкого риска академической неуспешности [9]. В настоящей статье остановимся на применении учебной аналитики для успешного обучения студентов группы высокого риска. При этом опытная эксплуатация цифрового сервиса в реальном образовательном процессе показала, что важным фактором является систематичность проведения данных мероприятий.

Рассмотрим некоторые кейсы из реальной практики по повышению успешности обучения студентов.

Кейс 1. Например, рисунок 1 наглядно демонстрирует изменение образовательного поведения конкретного студента по дисциплинам текущего семестра, которому на 7 учебной неделе были оказаны меры педагогического содействия. С 1 по 7 учебную неделю у него прогнозировался высокий риск академической неуспешности более, чем по 70% дисциплин, а с 8 недели он составил лишь 11%.


Рисунок 1 – Визуализация прогноза успешности обучения студента по дисциплинам семестра

 

Кейс 2. Рисунок 2 демонстрирует изменение образовательного поведения обучающихся по учебной дисциплине. В результате работы сервиса Пифия была выявлена дисциплина, по которой зафиксирована неуспешность обучения у группы в целом. Это послужило основанием для поиска, анализа и устранения причин этой ситуации. В конкретном случае было установлено, что в методике обучения дисциплине отсутствовало целеполагание обучающихся, студенты не понимали каких образовательных результатов они должны достичь, не были ознакомлены с требованиями по дисциплине, количеством лабораторных работ и т.д. В результате проведенной работы можно видеть, что с 8 недели семестра появилась положительная динамика обучения студентов. Результаты промежуточной аттестации по дисциплине подтвердили эффективность принятых мер и 76% студентов сдали зачет с первого раза.


Рисунок 2 – Визуализация еженедельной динамики результатов прогнозирования успешности обучения студентов по дисциплине

 

Кейс 3. Рисунок 3 демонстрирует изменение образовательного поведения обучающихся по учебной дисциплине, закрепленной за преподавателем с прогнозируемым высоким процентом неуспевающих студентов. В результате реализации педагогического сценария содействия обучающимся группы высокого риска были выявлены и устранены проблемы в обучении по дисциплине. Для 12 студентов были организованы дополнительные консультации по дисциплине, как индивидуально, так и в микрогруппах, сформированных согласно проблемам, возникающим в освоении отдельных тем курса. Для 4 человек был рекомендован к освоению адаптивный обучающий ресурс, предусматривающий персональную адаптацию образовательного контента к способностям обучающихся. Заметим, что 17 человек из 19 в результате сдали экзамен по дисциплине в период сессии, а на 2 человек при этом, которых можно классифицировать как «не приступивших к учебному процессу» повлиять не удалось.



Рисунок 3 – Визуализация прогноза успешности обучения студентов группы по дисциплине

 

Представленный в работе подход к применению учебной аналитики для повышения успешности обучения студентов в настоящее время применяется авторами для обучающихся Института космических и информационных технологий Сибирского федерального университета и способствует наряду с повышением результативности обучения решению задачи по сохранности контингента обучающихся. В планах по развитию представленных результатов построить методику автоматизированной рекомендательной системы для обучающихся на основе предиктивной аналитики цифрового следа обучающихся в электронной информационно-образовательной среде.

 

Литература:

1.       Патаракин Е.Д. Использование учебной компьютерной аналитики для поддержки совместной сетевой деятельности субъектов образования // Образовательные технологии и общество. –№ 17(2). – 2014. – С. 538-554.

2.       Вилкова К.А., Захарова У.С. Учебная аналитика в традиционном образовании: ее роль и результаты // Университетское управление: практика и анализ. – № 24(3). – 2020. – С. 59-76.

3.       Носкова Т.Н. Цифровая образовательная среда: новые аспекты развития обучающихся // Проблемы развития дидактики в условиях цифровой трансформации образования. – Москва : Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина, 2022. – С. 122-146.

4.       Варгасова Н.Ю., Веряев А.А. Реализация наставничества в персональной образовательной среде // Педагогический журнал. – 2023. – Т. 13, № 8-1. – С. 108-117.

5.       Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023683411 Российская Федерация. Система прогнозирования академической успеваемости "Пифия" : № 2023683104 : заявл. 03.11.2023 : опубл. 07.11.2023 / Е. А. Сантьев, К. Н. Захарьин, А. Н. Шниперов [и др.] ; заявитель ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет».

6.       Носков М.В., Вайнштейн Ю.В., Сомова М.В., Федотова И.М. Прогностическая модель оценки успешности предметного обучения в условиях цифровизации образования // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Информатизация образования. – 2023. – Т. 20. – № 1.

7.       Kustitskaya T.A.; Esin R.V.; Kytmanov A.A.; Zykova T.V. Designing an Education Database in a Higher Education Institution for the Data-Driven Management of the Educational Process. Educ. Sci. 2023, 13, 947. https://doi.org/10.3390/educsci13090947

8.       Вайнштейн Ю. В., Захарьин К.Н., Носков М.В. Создание цифрового сервиса прогнозирования успешности предметного обучения студентов вуза / Материалы международной научно-практической конференции «Новые образовательные стратегии в современном информационном пространстве» / РГПУ им. А. И. Герцена, ИИТиТО. – Санкт-Петербург: Центр научно-информационных технологий «Астерион», 2023. – С. 135-140.

9.       Сомова М.В. Методика педагогического содействия обучающимся в вузе на основе прогнозирования результатов предметного обучения : специальность 5.8.2 "Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)" : диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук / Сомова Марина Валерьевна, 2023. – 212 с.

10.  Сомова М.В., Вайнштейн Ю.В., Носков М.В. Педагогическое содействие и помощь студентам на основе раннего прогнозирования успешности предметного обучения / Материалы VII Международной научной конференции «Информатизация образования и методика электронного обучения: цифровые технологии в образовании». – Красноярск: КГПУ им. В.П. Астафьева, 2023. – С. 82-87.

вопросы и комментарии: