Кластеризация общеобразовательных организаций Ульяновской области по использованию информационно-коммуникационных технологий

В законе «Об образовании в Российской Федерации», в Федеральных государственных образовательных стандартах основного общего образования приведены требования к образовательному процессу с применением электронного обучения и дистанционных образовательных технологий, с использованием электронных образовательных ресурсов, компьютерных информационных систем. В последние годы происходит активное оснащение образовательных организаций средствами вычислительной техники, интерактивным оборудованием. Происходит внедрение в образовательный процесс и в процесс управления школой информационных систем.

В данной статье проводится анализ отношения к информационно-коммуникационным технологиям (ИКТ) учителей Ульяновской области. Изучается субъективное восприятие учителями их уровня владения ИКТ, их отношения к информационным технологиям, мотивация, активность использования ИКТ в педагогической практике, техническая оснащенность рабочего места, школьных кабинетов в целом, программа развития информационно-образовательной среды (ИОС) образовательной организации (ОО), степень ее реализации, активность учителя в этой программе. Анализ анкетных данных проводится статистическим методом «кластеризация», впервые примененным в социологии Трионом в 1939 г.

Кластеризация позволяет производить разбиение множества исследуемых объектов и признаков на однородные группы (кластеры), при этом критерии, по которым осуществляется классификация, заранее не названы, они выявляются в процессе кластеризации. Каждый объект рассматривается как точка многомерного пространства, ищутся расстояния между этим точками. Точки, расположенные ближе друг другу (как созвездия), объединяют в кластеры [1].

В 2014 г. проведено анкетирование 106 учителей Ульяновской области, среди которых — учителя математики, физики, информатики, химии, географии, начальных классов, русского языка и литературы и др., 6 % — руководители образовательных организаций, 20% опрашиваемых — из сельских школ [2].

Анкета состояла из 72 вопросов, которые разделены на 6 блоков: оснащенность кабинета учителя, оснащенность кабинетов школы, автоматизация процессов управления образовательной организации, коммуникации, программа развития информационно-образовательной среды, использование учителем информационных технологий и мотивация к их изучению и использованию.

Обработка данных производилась с помощью цен-троидного метода кластерного анализа с евклидовой метрикой. Данные обработаны с помощью программы аспиранта УлГТУ И. В. Сибирева (научный руководитель д.т.н., профессор Т. В. Афанасьева). Программа имеет реализацию на языке C# и веб-реализацию на языках HTML, CSS, Java. Программа использовалась при изучении предприятий ИТ-кластера Ульяновской области (руководители проекта д.т.н., профессор Н. Г. Ярушкина, д.т.н., профессор Т. В. Афанасьева) [3].

Производилось разбиение на 3, 4, 6 кластеров по каждому блоку вопросов и по всей анкете в целом. В данной статье описывалась та кластеризация, которая показалась нам наиболее информативной или проблемной.

Первый блок вопросов анкеты «Об оснащенности кабинета» выяснял имеются ли в школьном кабинете респондента: компьютер, мультимедийный проектор, интерактивная доска, подключение к локальной сети школы, подключение к Интернет, точка доступа к беспроводной сети (Wi-Fi). Положительный от- вет — 1 балл, отрицательный — 0 баллов. Внутри каждого кластера для каждого вопроса искалось среднее арифметическое, затем средний балл по всем вопросам, названный нами «показателем оснащенности».

Рассмотрим разбиение всех респондентов на 6 групп по вопросам первого блока (см. рис. 1). Вторая группа (15%) — лидеры по оснащенности кабинета (показатель оснащенности — 0,85), у них в классе — компьютер, мультимедийный проектор, интерактивная доска, подключение компьютера к локальной сети и сети Интернет. Третья группа (15 %) близка к лидерам, в полном наборе отсутствует интерактивная доска, половина респондентов имеет мультимедийный проектор. В четвертую группу попали 15% анкетируемых, имеющих компьютер и мультимедийный проектор, у половины из них имеется подключение к Интернету.

Рис.1. Оснащенность кабинета. Разбиение на 6 кластеров (на диаграмме указаны номер кластера, процент респондентов, попавших в этот кластер, и показатель оснащенности)

В шестую группу отсортированы те, кто имеет локальную сеть и подключение к Интернет (11 %). Показатель оснащенности — 0,53. Пятая группа — самая многочисленная (33 %). Показатель оснащенности в этой группе — 0,21. У 58 % этой группы в классе нет компьютера и другой техники, но часть из них заявляют о наличие беспроводной сети Wi-Fi. В первую группу попали 11% анкетируемых, имеющих в своем кабинете только компьютер (показатель оснащенности — 0,17).

Такое разделение на группы полезно, в частности, для составления адресных модулей программы повышения квалификации учителей по ИКТ и подготовки методических материалов с учетом имеющейся техники.

Во втором блоке вопросов указывался примерный процент оснащенности кабинетов школы вышеперечисленной техникой (см. таблицу 1, второй блок вопросов). В среднем внутри кластеров оснащенность кабинетов школы компьютерами колеблется в пределах 40-82 %; мультимедийными проекторами — 1746 %; интерактивными досками 10-22 %; подключены к Интернет 28-78 % школьных кабинетов. То есть, в последние годы происходит активное насыщение образовательных организаций компьютерной техникой и интерактивным оборудованием, что создает техническую базу для внедрения и использования ИКТ в образовательном процессе и процессе управления ОО.

В блоке вопросов «Автоматизация процесса управления ОО» выяснялось: ведется ли составление расписания автоматически; организован ли в школе электронный документооборот, ведется ли электронный журнал, используются ли компьютерные программы для составления отчетности; организованы ли автоматизированные рабочие места (АРМ): классного руководителя, учителя-предметника, завучей, библиотекаря, психолога, медицинского работника и др.

Этот блок вопросов выявил стоящие на повестке дня проблемы, продемонстрировав низкие и неоднородные для разных кластеров показатели. Поэтому остановимся на этих вопросах подробнее, рассмотрев кластеризацию по этому блоку вопросов на 6 групп (см. рис. 2).

Рис. 2. Автоматизация процесса управления. Разбиение на 6 кластеров

В первую группу попало 10% респондентов, из них указали, что: 60% ОО практикуют автоматизированное составление расписания; в 100% — ведется электронный журнал; в 70% — осуществляется электронный документооборот; в 90% — для составления отчетности используется компьютер; 100% указали, что имеется АРМ библиотекаря. Для четвертой группы (15%) характерно: 93% — наличие электронного документооборота, ведение электронного журнала; 100% — составление отчетности с использованием компьютерных программ; наличие АРМов классного руководителя –75%, учителя предметника и завучей — 100%; библиотекаря — 68 %, психолога — 50 %. Эти группы — лидеры.

Пятая группа (15%) использует компьютерные программы для составления отчетов, имеют некоторые АРМы. Во вторую группу включены 16% респондентов, в их школах функционируют АРМы учителя — 82%, учителя-предметники –100%, завучей — 94%, библиотекари — 82%, психологи — 41%, но остальные показатели нулевые. Шестая группа (17%) указала на наличие электронного журнала у 68%, использование компьютерных программ при составлении отчетов — 33%. Третья группа (27%), среди которых 65% используют компьютер для составления отчетности, остальные вопросы оценили в 0 баллов.

Итак, в большинстве школ автоматизация процессов управления находится в начальной стадии развития, причем программное обеспечение используется стихийно, что не способствует созданию едино- го информационно-образовательного пространства школ и области.

В таблице 1 рассмотрены результаты кластеризации по всем параметрам анкеты на 4 кластера, приведены средние значения показателей по каждому вопросу внутри кластера (в баллах или %).

Таблица 1. Кластеризация анкетных данных учителей Ульяновской области по использованию ИКТ Средние значения параметров по кластеру

	Кластеры
Блок вопросов	I	II	III	IV
Процент респондентов, попавших в кластер 1. Оснащенность кабинетов респондентов (баллы)	16%	26%	42%	16%
– компьютер	0,71	0,74	0,82	0,82
– мультимедийный проектор	0,35	0,44	0,49	0,59
– интерактивная доска	0,18	0,07	0,2	0,18
– подключение к локальной сети	0,53	0,26	0,44	0,41
– подключение к Интернет	0,65	0,37	0,67	0,53
– подключение к беспроводной сети Wi-Fi	0,35	0,19	0,33	0,59
2. Оснащенность кабинетов школы (%) – компьютерами	40,35	58,89	57,11	82,29
– мультимедийными проекторами	16,88	36,85	34,73	46,24
– интерактивными досками	11,71	14,33	22,22	9,59
– подключение к Интернет	78,41	27,67	64,02	69,06
– подключение к локальной сети	59	48	48	65
3. Автоматизация процесса управления ОО (баллы)
– компьютерное составление расписания	0,12	0,19	0,2	0,18
– электронный документооборот	0,53	0,33	0,47	0,59
– для составления отчетности используются компьютерные программы	0,41	0,41	0,38	0,59
– электронный журнал	0,53	0,70	0,73	0,76
– автоматизированные рабочие места (классного руководителя, учителя предметника, завучей, библиотекаря, психолога, медицинского работника и др.) 4. Коммуникация (баллы)	0,4	0,34	0,6	0,6
Передача администрацией информации учителям
– по локальной сети	0,06	0,33	0,33	0,53
– через социальную сеть	0,24	0,37	0,37	0,18
– через сайт школы Рассылка учителем информации по локальной сети, через Интернет, социальную сеть	0,82	0,89	0,89	0,94
– учащимся	0,53	0,52	0,52	0,65
– родителям Получение родителями информации о школе, о учебном процессе через	0,35	0,41	0,41	0,59
– сайт школы	1	1	1	0,88
- программу организации учебного процесса	0,12	0,26	0,26	0,41
Представлены ли на сайте школы блоки [4]: учебно-воспитательный; культурно-просветительский; методический; научно-исследовательский; управленческий	0,18	0,16	0,17	0,17

5. Школьная программа развития ИОС (баллы)

Существует ли в школе	0,3	0,55	0,58	0,76
программа развития ИОС. На каком этапе реализации находится программа [5] Роль респондента в реализации программы – руководитель	0,06	0,07	0,04	0,06
– активный участник	0,29	0,22	0,29	0,29
– рядовой участник	0,24	0,48	0,38	0,59
– наблюдатель	0,12	0,07	0,07	0
– противник	0	0	0	0
6. Отношение к информационным технологиям Уровень владения ИКТ – профессионал	0	0	0,02	0
– уверенный пользователь	0,59	0,41	0,47	0,47
– пользователь	0,29	0,37	0,40	0,29
– начинающий пользователь	0,06	0,15	0,11	0,24
– наблюдатель	0,06	0	0	0
Активность использования ИКТ	4,7	4,1	4,1	3,8
(на уроках, при подготовке к урокам, для самообразования, при составлении отчетов и ведении документации, для профессиональной коммуникации, при провождении свободного времени) 0–10 баллов Стимул к использованию ИКТ – информатизация общества	0,94	0,81	0,89	0,88
–требования ФГОС ООО	0,71	0,81	0,76	0,94
- профессиональная деятель-	0,88	0,74	0,80	1
ность – требования администрации	0,12	0,22	0,31	0,35
– аттестация	0,29	0,22	0,36	0,53
– пример коллег	0,35	0,19	0,29	0,53
- имидж среди коллег и учени-	0,41	0,41	0,44	0,53
ков – наличие техники	0,06	0,33	0,40	0,59
– повышение квалификации	0,29	0,30	0,31	0,35
– стремление к саморазвитию	0,88	0,74	0,78	1
– мне это нравится	0,71	0,70	0,71	0,65
– другое	0,6	0,04	0	0

Центром кластера назовем объект, представляющий точку многомерного пространства, координатами которой являются средние значения соответствующих параметров внутри кластера. Центр кластера можно трактовать как типичного представителя кластера, с поправкой на то, что многие параметры в анкетах выражались 0 и 1 баллов, а средние значения будут дробными и выражают долю положительных ответов на соответствующий вопрос внутри кластера. В таблице 1 в столбцах I-IV приведены координаты центра кластера.

По каждому блоку вопросов вычислим средние значения параметров кластера. Результаты приведены в таблице 2. Эти показатели являются интегративными, они существуют лишь на уровне анализа блоков вопросов, на более низких иерархических уровнях теряют смысл. По некоторым блокам показатели во всех кластерах оказались сравнительно однородными, поэтому в таблицу 2 они не внесены.

Таблица 2. Кластеризация общеобразовательных организаций Ульяновской области по использованию ИКТ. Средние значения параметров в кластере по некоторым блокам вопросов

Кластеры Блок вопросов I II III IV 1. Оснащенность кабинетов респондентов (баллы) 0,46 0,35 0,49 0,52 2. Оснащенность кабинетов школы (%) 36,84 34,4 44,52 51,79 3. Автоматизация процесса управления ОО (баллы) 0,34 0,30 0,40 0,45 4. Коммуникация с использованием ИКТ (баллы) 0,64 0,66 0,67 0,71 5. Школьная программа 0,17 0,17 0,25 0,25 развития ИОС (баллы)

Расположим средние показатели оснащенности кабинетов респондентов по возрастанию: II кластер — 0,35; I — 0,46; III — 0,49; IV– 0,52. Такой же порядок расположения кластеров наблюдается для второго блока вопросов «Оснащенность кабинетов школы»: II — 34,4 %; I — 36,84 %; III — 44,52 %; IV– 51,79 %. Если сравнить показатели по отдельным пунктам первого и второго блока вопросов из таблицы 1, то не всегда выполняется приведенный порядок расположения по кластерам. Разбиение на кластеры по отдельным блокам вопросов отличается от разбиения на кластеры по всем параметрам.

Средние показатели автоматизации процесса управления ОО по кластерам демонстрируют тот же порядок расположения по возрастанию: II — 0,30; I — 0,34; III — 0,40; IV– 0,45. В четвертом блоке «Коммуникация» I и II кластеры меняются местами, остальные кластеры сохранили свои позиции. В пятом блоке вопросов «Школьная программа развития ИОС» первый и второй кластеры — примерно на равных. Более высокие средние баллы демонстрируют третий и четвертый кластеры.

Обсудим каждый кластер подробнее. Метод кластеризации позволил разделить всех респондентов на четыре группы. Лидером по всем видам средних значений показателей является четвертый кластер, составляющий 16% от общего числа опрашиваемых. Для него характерно наличие программы развития информационно-образовательной среды образовательной организации, пройдено примерно три четверти этапов реализации этой программы [5]. 90% опрашиваемых объявили себя активными или рядовыми участниками этой программы, что говорит о вовлеченности в нее школьных коллективов. Для этого кластера характерна хорошая техническая оснащенность школьных кабинетов (в среднем по школе компьютерами оснащены 82% кабинетов, мультимедийными проекторами — 46%, интерактивными досками — 10%, подключение к Интернет — 69%, подключение к локальной сети — 65%). В 60% школах этого кластера организован электронный документооборот, ведется электронный журнал, в 76 % для составления отчетности используются компьютерные программы, функционируют информационные средства коммуникации.

Самый многочисленный третий кластер составил 46% респондентов. Это «твердые середняки». Программа развития информационно-образовательной среды у большинства школ этого кластера есть, у пятой части близка к завершению, у остальных реализовано около трети этапов этой программы. Оснащенность техникой уступает кластеру-лидеру на 1015% по большинству позиций, на 15-20% идет отставание по организации электронного документооборота.

Первый кластер занимает третье место по средним баллам (см. таблицу 2), в него попали 16% опрошенных. Лишь половина респондентов указала на наличие в школе программы информатизации, оснащенность кабинетов техникой ниже 50% (компьютерами — 40%, мультимедийными проекторами — 17%, интерактивными досками –12%).

Второй кластер набрал самые низкие средние баллы почти по всем блокам вопросов, в него попали 26% респондентов. 67% опрашиваемых не знают о наличие программы развития ИОС школы или считают, что она находится на начальном этапе реализации. При этом наблюдается неплохая оснащенность кабинетов школ компьютерами — 58%, мультимедийными проекторами — 36%, интерактивными досками — 14%, подключение к локальной сети — 27%, подключение к Интернет — 67%, наличие Wi-Fi — 48%. В этом кластере самый малый процент уверенных пользователей, так как программа развития ИОС в начале развития, приобретено оборудование, но не проведено обучение коллектива.

Исследование показывает, что, если несколько лет назад одной из главных проблем учителя называли отсутствие или недостаточную оснащенность компьютерной техникой, то сейчас происходит активное насыщение техникой общеобразовательных организаций.

Несколько лет назад большинство школ активно занимались развитием сайта и декларировали это как основную задачу периода. Теперь средства коммуникации через локальную сеть, страничку в социальной сети, через сайт образовательной организации активно функционируют. Образовательные учреждения всех кластеров дали примерно одинаковые высокие показатели по этому направлению.

Прослеживается прямая взаимосвязь между наличием программы развития ИОС, степенью реализации этой программы и тем, насколько реализована автоматизация процессов управления образовательной организацией. Сейчас на повестке дня в стадии внедрения автоматизация процесса управления образовательных организаций. В Ульяновской области с сентября 2014 г. централизовано внедряется информационная система «Сетевой город. Образование», объединяющая в единую сеть образовательные организации и органы управления образованием.

Обученность педагогов (по самооценке респондентов) во всех кластерах примерно одинакова: уверенным пользователем себя называют 40-50% опрашиваемых, пользователем 30-40%, начинающим пользователем 6-20%. Интересно отметить, что самооценка в кластере-лидере чуть ниже, чем в других кластерах. Это говорит о том, что наличие компьютерной тех- ники и высокая степень реализации школьной программы развития ИОС ведут к осознанию необходимости расширения и углубления знаний по информационным технологиям, осознанию новых перспектив обучения.

Однородными для всех кластеров были ответы на вопросы о мотивации к освоению и использованию ИКТ. Стимулом 80-90% респондентов называют процессы информатизации общества, свыше 70% — требования ФГОС ООО, 70-100% — стремление к саморазвитию. Повышение квалификации — стимул примерно для 30%. Необходимость использования ИКТ в профессиональной деятельности в кластере-лидере называют 100% респондентов, в кластере, занявшем последнее место, — 74%. Интересно, что внутриш-кольная мотивация (требования администрации, аттестация, пример коллег), как стимул развития, выше там, где более разработана программа развития ИОС.

Кластеризация позволяет разделить образовательные организации на однородные группы при работе с большим числом параметров, выявить причин- но-следственные связи внутри групп, констатировать решение некоторых проблем, стоявших на повестке дня несколько лет назад, выявить проблемы сегодняшнего дня и наметить пути их решения.