Проект MetaMath

Сергей СосновскийУниверситет Саарланда

Вызовы, стоящие перед современным инженерным образованием

Глобальные изменения в

контексте инженерного образования

Улучшение восприятия

инженерного образования

Сохранение студентов

инженерных дисциплин

Глобальные изменения• Скорость обновления инженерных знаний и компетенций неуклонно растет

– ускорение инновационного цикла– новые навыки появляются / существующие устаревают– профессии, для которых готовят студентов-инженеров сегодня, еще не существуют

• Инженерные проблемы изменяются в связи с проникновением технологии во все сферы нашей жизни– системы становятся все сложнее и взаимосвязаннее– решение таких проблем требует новых подходов, учитывающих не только

технические аспекты, но и социальный, экологический, и т.д.• Глобализация влияет на требования к инженерному образованию

– Рынки, компании и связи между ними становятся международными

– Решение инженерных проблем становится сервисом, а базовые инженерные навыки становятся продуктом, который могут предоставить инженеры многих сран за более низкую цену

Восприятие инженерного образования

• Растет недостаток инженеров; молодые люди не считают инженерное дело интересным, особенно люди с не-техническим мышлением

• Инженер, как карьера, не привлекает ни тех, для кого важен достаток, ни тех, для кого важна социальная миссия их будущей профессии

• Инженерное обучение считается слишком формальным и скучным

Сохранение студентов• В инженерном и естественнонаучном образовании самый

высокий процент преждевременного прекращения обучения (особенно среди студентов 1-2 курсов)– В США почти 40% студентов инженерных специальностей не

заканчивают обучение, либо меняют специальность– В Европе, процент студентов преждевременно прекративших

обучение для инженерных дисциплин колеблется от 15 до 40 • Традиционная структура инженерного образования долгое

время не позволяет студентам почувствовать себя инженерами– Начальные курсы посвящены формальным

предметам (математика, физика,…)– Только через 2-3 года начинается «инженерная»

часть инженерного образования

Проблемы математического образования в инженерных дисциплинах

• Математика – ключевой предмет в инженерном образовании

• Разница в уровне математических курсов между университетом и школой достаточно велика, что усугубляется разницей в уровне математической подготовки между школами

• Студенты зачастую недооценивают объем математических знаний необходимых для прохождения обучения по инженерным и естественнонаучным специальностям

• Недостаток студентов в инженерных дисциплинах сопряженное с усилением требований рынка к количеству инженеров зачастую заставляет университеты снижать входные стандарты по математике

• Многочисленные исследования показали что уровень математических знаний является основным фактором определяющим успешность обучения по инженерным специальностям

Могут ли Интеллектуальные Технологии Обучения стать решением?

• Интеллектуальные обучающие системы улучшают:– скорость обучения– объем выученных знаний– долгосрочность запоминания – перенос знаний

• Системы Адаптивной Гипермедиа и Системы с Открытыми Моделями Обучаемого положительно влияют на:– мотивацию студентов– способность студента самому регулировать процесс

обучения– навигацию в большом объеме учебного материала

Вложения US/EU в информационные технологии обучения

• С 2007 по 2012 только в рамках Программы FP7 Евросоюз инвестировал 211 млн. Евро напрямую в проекты развивающие новые технологии обучения + Программы финансирования Агентства по Культуре и Образованию (Tempus, LLLP, и т.д.) + национальные фонды

• США лишь в 2012 вложили $830 млн. в новые технологии для обучения и развития человеческого капитала. Особое внимание уделялось инженерным и естественнонаучным дисциплинам. – Совместная программа (NSF / NIH) «Cyberinfrastructure Framework

for 21st Century Science, Engineering, and Education» ($155 млн.)– Университет Карнеги-Меллон запустил в 2014 «Simon Initiative on

Exploring Human Learning with Technology»

Math-Bridge: система для изучения математики онлайн

•

•

•

• В общем, около 10 млн. европейского и немецкого финансирования

Math-Bridge: интеллектуальная система для изучения математики онлайн

• Отслеживает индивидуальный прогресс студента• Моделирует знания и компетенции • Применяет широкий набор адаптивных

технологий для оптимизации учебного процесса для каждого индивидуального студента– помощь в процессе решения учебных задач– адаптивная поддержка навигации– генерация персонализированных курсов

Math-Bridge: практическая интеллектуальная система для изучения математики онлайн

• Закладки• Тесты и экзамены• Поиск учебного материала• Вопросники• Помощь по системе / обучающие видео

Math-Bridge: практическая интеллектуальная система для изучения и учения математики(е) онлайн

• Создание индивидуальных учебных объектов• Разработка курсов, тестов и экзаменов• Управление классом• Управление студентами• Многофункциональная система отчетов

• Самая крупная в Европе коллекция электронных учебных объектов по математике университетского уровня (на 7-ми языках)– 10 тыс. учебных объектов– 5 тыс. интерактивных учебных упражнений

Краткая информация о проекте• Полное название:

MetaMath: Применение современных образовательных технологий для совершенствование математического образования в рамках инженерных дисциплин в российских университетах

• Программа: Темпус IV-6 (543851-TEMPUS-1-2013-1-DE-TEMPUS-JPCR)

• Сроки: 01/12/2013 – 30/11/2016

• Бюджет: 1 144 862.55 Евро

• 10 организаций-участников:- 4 из Европы (FI, FR, DE)- 6 из России

- 8 университетов- 1 научный институт- 1 НКО

Цели проекта• Сравнительный анализ российских и европейских учебных планов

по математике для студентов инженерных и научных специальностей

• Модернизация нескольких учебных планов по математике и статистики для выбранного набора инженерных и научных специальностей

• Локализация платформы электронного обучения Math-Bridge и (частичная) реализация на ее основе учебного материала выбранных курсов

• Обеспечение возможностей организаций, участвующих в проекте по использованию Math-Bridge.

• Пилотная пробация Math-Bridge и выяснение влияний обновленных учебных планов на характеристики и учебные показатели студентов

• Распространение результатов проекта

Структура проекта

1-ый этап: Обмен

опытом, педагогически

й анализ

2-ой этап: Реформа учебных планов

3-ий этап: Внедрение и

оценка результатов

Первый этап: Обмен опытом, анализ, подготовка

• разработка методологии сравнительного анализа математических курсов в европейских и российских вузах

• попарный сравнительный анализ ряда математических курсов по схеме (европейский курс – соответствующий российский курс)

• Выработка рекомендаций по усовершенствованию (структурному/педагогическому/технологическому) ряда математических учебных планов

• определение областей в учебных планах, где было бы наиболее полезно внедрение электронных средств обучения

Второй этап: Реформа учебных планов

• Каждый российский ВУЗ, участвующий в проекте должен выбрать и модифицировать 2 учебных плана по математике/статистике

• Особое внимание будет уделяться внедрению системы Math-Bridge

• Math-Bridge будет локализован, технический и преподавательский персонал будут обучены его использовать

Третий этап: Внедрение и оценка результатов

• Учебный материал модифицированных курсов будет (частично) перенесен внутрь системы Math-Bridge

• Широкомасштабная апробация модифицированных курсов. Исследование будет спроектировано и реализовано с целью выяснения эффекта обучения студентов по реформированным учебным планам с помощью Math-Bridge на их учебные показатели

• Результаты исследования будут проанализированы и распространены

MathGeAr Consortium Structure

Управление проектом

Координатор

Контроль качества, Аккредитация

TUT

UCBL

ЛЭТИ

ННГУ

ТГУ

КНИТУ-КАИ

МГУ им. Огарева

Педагогическая Экспертиза

EU

РФ

DFKI

АИОР

Техническая Экспертиза

EU

РФ

Координационный Совет Проекта

Педагогические партнеры• WP1: Участие в разработке методологии сравнительного

анализа курсов; сравнение собственных курсов согласно методологии

• WP2: Анализ и модернизация двух математических учебных планов

• WP3: Обеспечение инфраструктуры и персонала для использования Math-Bridge

• WP4: Апробация новых учебных планов в рамках математических курсов читаемых студентам инженерных и естественнонаучных дисциплин

• WP5: Участие в распространении результатов проекта• WP6: Участие в управлении проектом и контроле качества

Технические партнеры• WP1&2: мониторинг технических аспектов применения

средств электронного обучения в математических курсах

• WP3: координация усилий по локализации Math-Bridge; техническое тестирование; проведение тренингов по работе и поддержке системы Math-Bridge

• WP4: мониторинг технических аспектов проводимого исследования

• WP5: Участие в распространении результатов проекта• WP6: Участие в управлении проектом и контроле

качества

Партнеры, обеспечивающие контроль качества и аккредитацию

• WP1: участие в сравнительном анализе с точки зрения контроля качества

• WP2: мониторинг реформируемых учебных планов; обеспечение контроля за соблюдением принципов Болонской системы и национальных образовательных стандартов

• WP4: участие в разработке исследования с точки зрения оценки знаний студентов

• WP5: способствование аккредитации модернизованных учебных планов; распространение результатов внутри РФ

• WP6: Участие в управлении проектом

Website, Twitter

• www.metamath.eu

• https://twitter.com/Meta_Math

Источники:• National Science Foundation FY14 Budget Summary• SCOPUS FP7 Calls & budget• NSF Report (2007). Moving forward to improve engineering education #NSB-07-122

Вопросы?