АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ И МАТЕМАТИЧЕСКОЙПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ УХАНЬСКОГО ИНЖЕНЕРНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА, САНЬМЭНЬСЯСКОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТАВ РАМКАХ СОВМЕСТНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ «МЕХАТРОНИКА И РОБОТОТЕХ

В 2018/2019 учебном году Управление международных связей Омского государственно-го университета путей сообщения совместно с кафедрами физики и  высшей математики ор-ганизовало и провело тестирование остаточных знаний по курсам физики и высшей матема-тики студентов Уханьского инженерного профессионально-технического института и Саньмэньсяского профессионально-технического института Китайской Народной Республи-ки. Как известно, Омский государственный университет путей сообщения развивает широ-кое сотрудничество с этими учебными заведениями при содействии Уханьской механико-инженерной ассоциации (Ухань, КНР). В данном случае процедура тестирования остаточных знаний студентов выступала как средство оценивания образовательных результатов для формирования общих и частно-конкретных представлений об уровне физической и математической подготовки как основы формирования конкретных профессиональных компетенций по направлению подготовки «Мехатроника и робототехника».  Полные курсы физики, высшей математики направления подготовки «Мехатроника и робототехника» занимают соответственно три и четыре семестра и включают в себя все раз-делы, соответствующие федеральным государственным образовательным стандартам выс-шего образования и программам курсов физики и высшей математики.  Следовательно, уровень физической и математической подготовки студентов должен со-ответствовать установленным профессиональным компетенциям, и в полной мере это требо-вание относится к студентам вузов железнодорожной отрасли Китайской Народной Респуб-лики, ориентированным на получение российского диплома по направлению подготовки «Мехатроника и робототехника» в рамках сотрудничества ОмГУПСа и Уханьской механико-инженерной ассоциации. Применяемая оценка остаточных знаний по основным разделам курсов физики и  высшей математики включала в себя тестовый метод,  результат тестирования и интер-претацию результатов тестирования студентов Уханьского инженерного профессионально-технического института и Саньмэньсяского профессионально-технического института КНР.  Тестовый метод контроля имеет свои широко обсуждаемые практикующими специали-стами преимущества и недостатки, однако в данной ситуации по объективным причинам организация и применение этого метода в реальных условиях оказалось наиболее оптимальным способом диагностики уровней физической и математической подготовки студентов, выявления структуры знаний студентов названных учебных заведений КНР.  Кроме того,  общепризнанным  является тот факт, что в реализации тестирования и при подведении его итогов возможность использования информационных технологий предоставляет реальную основу для непрерывного тестового контроля на разных ступенях обучения и оценки динамики образовательных результатов студентов.  Тест по физике, предложенный студентам названных выше двух учебных заведений КНР, охватывают большинство разделов курса общей физики технических специальностей ОмГУПСа: «Кинематика и динамика частицы», «Законы сохранения», «Молекулярная физи-ка и термодинамика», «Электродинамика», «Атомная и ядерная физика». Собственно тест по физике состоял из двенадцати заданий различной степени сложно-сти, для успешного выполнения которых требовались знания определений физических вели-чин и основных физических законов, умение их применить, а в некоторых заданиях - и по-нимание нюансов применения законов (задания №2, №3, №4, №9). Кроме этого, при выпол-нении нескольких заданий (№1, №7, №8) требовалось выполнить более объемные математи-ческие действия, а условия ряда заданий (№1, №5, №7, №8, №9, №10) были представлены в виде графиков и схем. Для того чтобы задание теста по физике было засчитано как выполненное, необходимо было указать номер правильного ответа, однако информативностью для анализа результатов теста обладают также и ошибочные ответы, поскольку в предложенных вариантах ответов были учтены возможные ошибки тестируемых, связанные с недостаточно глубоким понима-нием данного вопроса. Математический тест представлял собой систему заданий, отражающих отдельные раз-делы курса высшей математики: «Линейная алгебра», «Векторная алгебра», «Кривые второго порядка», «Комплексные числа», «Производная», «Неопределенный интеграл», «Теория вероятностей и математическая статистика».  Условия заданий представлены так, чтобы каждый студент описал выполнение задания в традиционном понимании, т.е. привел полностью свое решение и ответ или смог показать частичное выполнение задания. Понятно, что в этом случае представленные студентом ре-шения и ответы могут быть не только правильными (или неправильными) в явном виде, но и неопределенными, отражающими личный учебный опыт и достижения студента: в связи с этим такое представление теста и проведение тестирования не является технологичным про-цессом. Однако  в данной    ситуации  взаимодействия с китайскими студентами организация и проведение тестирования оказались единственно возможным способом выявления уровней подготовленности по физике и высшей математике. Содержательно тест состоял из десяти заданий, отражающих знания и умения студентов выполнять основные операциональные действия, например, решение матричного уравнения, нахождение определителя матрицы, вычисление скалярного произведения векторов, приведение заданного уравнения кривой второго порядка к каноническому виду и ее построение, выполнение действий умножения и сложения комплексных чисел в алгебраической форме, нахождение производной первого порядка от явно заданной функции одной действительной переменной и неопределенного интеграла без преобразований на основе таблицы интегралов, вычисление вероятности события по схеме Бернулли, составление закона распределения случайной величины в табличной форме, вычисление математического ожидания дискретной случайной величины при заданном законе распределения.  Можно увидеть, что выбранные разделы курсов физики и высшей математики доста-точно объемны, сложны, изобилуют способами действий по определенным алгоритмам, требуют знания формул, отдельных особенностей работы в символьных преобразованиях и др.  Предъявление таких комплексных тестовых заданий  испытуемому требует своей автор-ской дидактической проработки для обеспечения основных психолого-педагогических тре-бований доступности, сложности и трудности, непротиворечивости предметного содержания заданий теста. Кроме того, важным обстоятельством является то, что в реальных условиях у авторов отсутствовал опыт взаимодействия с китайскими студентами в совместной учебной деятельности и знакомства с особенностями организации и проведения учебных занятий по дисциплинам физики и высшей математики в Китае.  Ориентиром для формирования тестов явились наиболее общие методические рекомен-дации: известно, что наиболее эффективными считаются задания с уровнем трудности 40-60%. Если все задания таковы, то максимальная дифференцирующая способность теста и распределение баллов за выполнение заданий близко к нормальному распределению. В данном подходе при формировании содержания десяти заданий математического теста был реализован подобный подход. Так, часть заданий можно отнести к уровню заданий малой трудности (например, нахождение определителя матрицы, размерностью    скалярное произведение векторов     действия с комплексными числами   другая часть заданий, исходя из дидактиче-ских предпосылок, условно относится к уровню средней трудности (например, привести уравнение к каноническому виду и построить кривую второго порядка   найти производную первого порядка   найти математическое ожидание  дискретной случайной величины X, закон распределения которой задан в виде таблицы), некоторые задания условно можно отнести к уровню большой трудности (например, задание, выполняемое на основе формулы Бернулли и др.).  Общее количество студентов, которые прошли процедуру тестирования остаточных зна-ний по курсам физики и высшей математики, составляет: Уханьский инженерный професси-онально-технический институт  83 чел.,  Саньмэньсяский профессионально-технический институт  26 чел.  Анализ образовательных результатов по каждому из предложенных заданий теста пока-зал, что существует ряд типичных затруднений при выполнении заданий теста. По дисци-плине высшей математики: в задании 1: нарушение правила перемножения матриц, в зада-нии 2: нарушение правила нахождения определителя матрицы, в задании 3: скалярное произведение не рассматривается как скалярная величина, в задании 4: отсутствуют преобразования, связанные с выделением полного квадрата, в задании 5: ошибки в вычислениях при использовании правила перемножения комплексных чисел, в задании 7:  не указывается постоянная интегрирования, в задании 8:  применение классического определения вероятности, в заданиях 9 и 10:  незнание основных операциональных действий при составлении  закона  распределения  случайной  величины.  Основные  уровневые  результаты выполнения по каждому из заданий теста представле-ны в таблицах 1, 2. Таблица 1 - Результаты тестирования по дисциплине «Математика» студентов г. Ухань (всего 83 чел.) в 2018/2019 уч. г.   Таблица 2 - Результаты тестирования по дисциплине «Математика» студентов  г. Саньмэнься (всего 26 чел.) в 2018/2019 уч. г.   Тестовый опрос в педагогической практике многофункционален: он позволил в данном случае выявить не только уровневое распределение студентов по выполняемым заданиям, но и показал,  какие  из заданий предлагаемого теста были выполнены в полной мере или, наоборот,  вызвали наибольшие затруднения при работе над ними.  Анализ полученных результатов показывает, что студенты, обучающиеся в Саньмэнь-сяском профессионально-техническом институте, выполнили часть заданий с относительно  высокими  результатами по  таким разделам, как «Векторная алгебра» (78 %), «Теория веро-ятностей и математическая статистика» (69 %).  Для студентов, обучающихся в Уханьском инженерном профессионально-техническом институте, ситуация иная: здесь наиболее высокие  результаты  студенты продемонстрирова-ли по разделам «Комплексные числа» и «Неопределенный интеграл». Гистограммы показателей выполнения заданий математического теста представлены на рисунки 1, 2. На рисунке 3 представлено сравнение результатов тестирования по физике студентов городов Ухань (83 человека) и Саньмэнься (26 человек). На гистограмме показан процент правильно выполненных заданий. Видно, что студенты института в г. Ухань справились с заданиями значительно лучше своих коллег из института г. Саньмэнься. Наилучшие результаты студенты института г. Уханя показали в вопросах термодинамики (задания № 5 и № 6) и законов Кирхгофа (задания № 7 и № 8), а студенты института г. Саньмэнься практически не справились с задачами на применение этих законов.   Рисунок 1 - Гистограмма показателей выполнения заданий теста студентами г. Саньмэнься (26 чел.)   Рисунок 2 - Гистограмма показателей выполнения заданий теста студентами  г. Ухань (83 чел.)     Рисунок 3 - Сравнительная гистограмма результатов тестирования по физике студентов г. Ухань (ряд 1) и г. Саньмэнься (ряд 2) Следует отметить, что процесс тестирования иностранных студентов как инструмен-тальный способ оценки образовательных результатов по курсам физики и высшей математи-ки имеет в данном случае некоторые преимущества.  Во-первых,  объективные причины не позволяют осуществить личное общение преподавателя со студентами и сделать суждение об уровнях подготовки по курсам физики и высшей математики при личном  взаимодей-ствии, но в данном случае уникальность физических и математических объектов, символов, логических операций, преобразований позволяет найти некий универсальный язык общения между людьми, во-вторых, тестирование позволило получить достаточно большой объем показателей как по уровням выполнения каждого из заданий, так и по распределению студентов по их личным учебным достижениям, а также автору тестов - получить представление о достижении дидактической проработанности содержания заданий теста и их пригодности для целей тестирования.  Проведенный анализ подготовленности китайских студентов по физике и математике позволил определить разделы этих дисциплин, которые требуют дополнительной проработки для успешности освоения специальных дисциплин направления бакалавриата «Мехатроника и робототехника».