Развитие общепрофессиональных компетенций студентов педагогических направлений подготовки в области оптимизации образовательной стратегии учебного заведения путем анализа и визуализации экспериментальных данных в рамках небольшого курса
Автор: Русакова В.Н.
Журнал: Международный журнал гуманитарных и естественных наук @intjournal
Рубрика: Педагогические науки
Статья в выпуске: 5-1 (104), 2025 года.
Бесплатный доступ
В статье рассматриваются отдельные аспекты обучения студентов педагогических направлений подготовки анализу и визуализации экспериментальных данных. Представлены разработанные автором задания лабораторной работы курса «Технологии цифрового образования», позволяющие студентам на приближенной к реальным, четко подобранной с целью отработать базовые приемы аналитики в электронных таблицах задаче научиться искать закономерности в данных и делать правильные выводы, формулируя гипотезу для дальнейшего математического обоснования выявленных тенденций. Предложена структура подачи учебного материала, которая с одной стороны, позволяет без потери качества встроить изучение указанной, довольно обширной тематики в рамки небольшого курса, с другой – дать будущему специалисту действенный инструмент для выстраивания образовательной стратегии.
Педагогический эксперимент, анализ данных, информационные технологии, электронные таблицы, интерактивный дашборд
Короткий адрес: https://sciup.org/170209298
IDR: 170209298 | DOI: 10.24412/2500-1000-2025-5-1-191-198
Текст научной статьи Развитие общепрофессиональных компетенций студентов педагогических направлений подготовки в области оптимизации образовательной стратегии учебного заведения путем анализа и визуализации экспериментальных данных в рамках небольшого курса
Придерживаясь данного в словаре [1] определения стратегии, как условно-нормативного выражения пути достижения новой абстрактной цели совокупными усилиями представителей той или иной целостности (институт, предприятие, регион, страна, сообщество, макрогруппа и т.п.), перед которой стала необходимость принципиального изменения траектории развития, смены ценностных и идеальных систем, качественной коррекции механизма и т.п., можно говорить о том, что проведение педагогических экспериментов способствует выстраиванию эффективной образовательной стратегии учебного заведения, позволяя увидеть возможное направление улучшения педагогической системы. Для достижения оптимальных показателей важно, чтобы выводы строились на основе строгой математической интерпретации полученных в ходе эксперимента данных [2]. Умение четко и правильно трактовать результаты проведенной работы - один из ключевых моментов в развитии общепрофессиональных компетентций будущего педагога.
Важным аспектом здесь является формулирование гипотезы. Если начальная ее постановка была достаточно обоснована в ходе предварительного исследования данных, то и строгая проверка с большой вероятностью приведет к принятию выдвинутого предположения. Сформулировать корректную гипотезу часто помогает агрегация данных и их интерактивная визуализация, позволяющая в удобной для восприятия форме увидеть отдельные закономерности даже в очень большом наборе параметров [3, 4].
При обучении студентов важно на практике продемонстрировать и закрепить владение тем или иным инструментом, дать действенный алгоритм реализации описываемых положений [5], поэтому рассмотрим такую структуру лабораторной работы, в которой учащийся на упрощенной модели, имитирующей результаты педагогического эксперимента, пошагово продвигается от имеющихся несистематизированных данных к их упорядочиванию, агрегации и визуализации.
Методическая особенность организации такой работы заключается в том, что необходимо учитывать, во-первых, ограниченность часов, отводимых на изучение темы в рамках курса «Технологии цифрового образования» (нет возможности познакомить студентов с теоретическими основами анализа данных и особенностями его проведения в электронных таблицах или подробно останавливаться на различных инструментах и параметрах визуализации), во-вторых, разный уровень подготовки в области информационных технологий студентов первого курса, на котором изучается дисциплина. Это диктует необходимость отказа от лекционной формы проведения занятий по данной теме и формулировки четких, понятных инструкций в лабораторной работе с минимумом необходимой теории, выполнение которых позволит погрузиться в логику анализа с последующим аналогичным заданием для самостоятельной работы. Такой опыт существенно влияет на развитие соответствующих навыков учащихся, за счет вовлеченности в процесс исследования закономерностей и формулировки выводов.
Таким образом, актуальность представленной работы обусловлена необходимостью повышения компетенций студентов в области оптимизации процесса организации и планирования педагогического эксперимента с использованием доступных инструментов анализа и визуализации данных в условиях ограниченного числа часов, отводимых на их изучение. Ее научная новизна заключается в обосновании альтернативной формы проведения занятий, направленных на развитие таких компетенций: только лабораторная работа, включающая пошаговую инструкцию, сопровождаемую видеодемонстрацией, для отработки действий на практическом примере, с небольшой справочной информацией, достаточной для понимания работы используемых функций, плюс задание для закрепления навыков, – без лекций. Практическая значимость: предлагаемый подход к подаче материала позволяет встроить освоение достаточно емкой темы в небольшой курс по изучению технологий цифрового образования, в достаточной мере формируя необходимые компетенции.
Автор ставит целью показать, что лекции по анализу данных в электронных таблицах в рамках указанного курса могут быть заменены на лабораторные работы определенной структуры и логики подачи материала, без значительных потерь в развитии общепрофессиональных компетенций будущих педагогов в указанном направлении.
Для ее решения разработаны структура и логика лабораторной работы; подобрана задача с практическим содержанием, в ходе решения которой возможно рассмотреть основные инструменты анализа данных; проведен опрос студентов для выявления субъективного восприятия трудности усвоения представленного материала; проведен мониторинг полноты и правильности выполнения задания для самостоятельной работы в экспериментальной и контрольной группах.
Отметим, что решение задачи стало возможным при проектировании лабораторной работы по следующей схеме: формулировка задания, моделирующего ситуацию из школьной практики, мотивирующей студента на освоение темы -> пошаговая инструкция по автоматизации внесения данных в таблицу, получению и простейшей предобработки данных, их агрегированию и визуализации -> совместный разбор выполненных шагов и обоснование порядка действий, выбора полей для сводных таблиц и вида диаграмм; обсуждение найденных зависимостей -> самостоятельное выполнение упражнения.
Рассмотрим задания лабораторной работы, имеющей данную структуру. Отметим, что при вводе новой функции по ней дается необходимая справочная информация (здесь не приводится). Лабораторная работа сопровождается пошаговой видеоинструкцией:
9b7363f1a8b7cf5d/?p=KeLLDS2YLQ2ziO-J9iK19Q.
-
1. Откройте https://www.google.com/ . Войдите в свой аккаунт.
-
2. Сохраните на диске копию Google-таблицы:
-
3. На листе “Спр.Кружки” преобразуйте имеющиеся в справочнике по кружкам данные в таблицу (Выделите все данные, которые
-
4. Отсортируйте в порядке возрастания по фамилиям руководителей (В автофильтре выбирайте: Sort column -> Sort A to Z ).
-
5. Замените в столбце “Стои-мость(руб/мес)” слово “Бесплатно” на 0 (т.к. при подсчете значений нужно будет производить вычисления с числовыми данными). Для этого выделите диапазон -> меню Правка -> Найти и заменить -> в поле “Найти” вводим слово: Бесплатно , а “Заменить на” вводим: 0 -> Заменить все -> Готово . Установите числовой формат данных, 2 знака после запятой: выделите диапазон -> меню Формат -> Числа -> Число .
-
6. Перейдите на лист “Спр.Ученики”. Преобразуйте имеющиеся в справочнике по ученикам данные в таблицу. Поправьте ширину столбцов.
-
7. Добавьте “Раскрывающийся список” к данным в столбцах “Класс”, “Пол”, “Соц. статус семьи”, “Группа здоровья” и “Кружок” (Выделите столбец таблицы -> меню Вставка -> Раскрывающийся список -> в столбцах “Пол” и “Группа здоровья” установите цвета для различных данных -> в столбце “Соц. статус семьи” добавьте еще два варианта для выбора: «Неполная семья (с отцом)» и «Под опекой» ( Добавить объект в диалоге) ->Разрешите выбор нескольких объектов для столбцов “Соц. статус семьи” и “Кружки”).
-
8. Добавьте к таблице еще несколько кружков ученикам и еще один вариант соц.статуса первому ученику (Неполная семья (с матерью)). Добавьте еще один столбец “Адрес” и еще двух учеников. Подберите ширину столбцов.
-
9. Отсортируйте данные в “Спр.Ученики” по классу - по алфавиту, а в каждом классе -фамилии учеников по алфавиту. Для этого выделяем все столбцы, которые входят в таблицу -> меню Данные -> Сортировать диапазон -> Расширенные настройки сортировки диапазонов -> в открывшемся окне, в поле Сортировать по выбираем: Столбец С и сортировку: А > Я -> Добавить еще один столбец для сортировки -> в поле Сортировать по выбираем уже: Столбец В и сортировку: А > Я -> Сортировать .
-
10. Данные на остальных листах тоже преобразуйте в таблицы. Отсортируйте таблицу “Спр.Учителя” по должности учителя, по алфавиту, а внутри должности - по ФИО, по алфавиту.
-
11. Заполните таблицу “Посещение кружков, 5-6кл”:
- Слева от столбца “День недели” вставьте вспомогательный столбец “День недели по счету”.
LMwbe9noF93AjXBgD_Tro_J9ieBpN_CNIIo4o /edit?usp=sharing (меню Файл -> Сохранить копию на Диске).
В скопированном файле представлена информация, собранная по результатам эксперимента по упорядочиванию и контролю работы школьных кружков (упрощенный пример). Требуется проанализировать эффективность их организации за месяц и подготовить визуальный отчет руководителю.
должны в нее войти -> Меню “ Фор.мат ” -> Преобразовать в таблицу -> Установите ширину столбцов так, чтобы слова в заголовках не разрывались).
-
- В первую ячейку введите формулу, которая по дате определяет день недели в “западной” нумерации:
=ЕСЛИ(И(B2>1;B2<7);ТЕКСТ(B2;"ddd");" По выходным кружки не проводят-ся!Проверьте дату!")
- Распространите формулу на весь диапазон.
- Скройте вспомогательный столбец: выделяем столбец “День недели по счету” -> из контекстного меню выбираем Скрыть столбец .
- Проверьте столбец “День недели” на наличие аномальных значений. Подумайте, как исправить.
- Настройте перенос по словам в строке заголовка и уменьшите ширину столбцов так, чтобы названия оставались читаемыми, а таблица, по-возможности, не выходила за ширину экрана.
- Заполните столбец “Название кружка”:
=ВПР(Е2;'Спр.Кружки'!А:В;2;0)
- Аналогично - столбцы “№ кабинета” и “ФИО руководителя”.
- Получится ли так же заполнить столбец “Должность руководителя”?
Вначале заметим, что ФИО руководителя в таблице “Посещение кружков, 5-6кл” и в таблице “Спр.Учителя”, откуда можем “притянуть” должность руководителя, отличаются: в первой указана фамилия с инициалами, а во второй - ФИО полностью. Как решить проблему?
Поскольку в нашем примере среди учителей школы нет однофамильцев, можем не корректировать значения в столбцах, вручную, а просто извлечь фамилию и “притягивать” данные только по ней (иначе - по ФИО полностью).
Для этого разобьем столбец на несколько, выбрав пробел между фамилией, именем и отчеством в качестве разделителя. Добавьте дополнительные столбцы после столбца “ФИО руководителя“ на листе “Посещение кружков, 5-6кл”, выделив два столбца после него и выбрав из контекстного меню Вставить столбцы слева: 2 -> назовите столбцы “Доп1” и “Доп2” -> В “Доп1” поместите данные из столбца “ФИО руководителя”: (=H2) -> выделите столбец “Доп1” без заголовка -> меню Данные -> Разделить текст на столбцы -> в появившемся плавающем окне Разделитель из списка выберите Пробел. В столбце “Доп1” получим фамилии руководителей. Столбцы J и K удаляем.
Можно ли теперь “притянуть” должность руководителя при помощи функции ВПР? Ответ: Нет. ВПР может получить только значения, которые стоят правее заданного. Поэтому, чтобы “притянуть” должность, необходимо использовать сочетание формул ИНДЕКС и ПОИСКПОЗ.
При помощи функции ПОИСКПОЗ находим строку, в которой расположена фамилия учителя в столбце “ФИО”: на листе “Посещение кружков, 5-6кл” добавляем еще 2 дополнительных столбца после “Должность руководителя” и в первый из них вводим формулу:
=ПОИСКПОЗ(12; ’Спр.Учителя’ !F:F;0)
Столбец F на “Спр.Учителя” - это столбец с найденной Фамилией, без ИО -> При помо- щи функции ИНДЕКС по найденной строке “притягиваем” должность руководителя по формуле:
=ИНДЕКС(‘Спр.Учителя’ !A:F;L2;1)
Здесь в качестве ссылки выбран весь диапазон от столбца “Должность” до столбца “ФИО” с листа “Спр.Учителя”, а вторым аргументом указан номер строки, найденный при помощи функции ПОИСКПОЗ.
Затем, в столбце “Должность руководителя” собираем эти формулы в одну:
=ИНДЕКС(‘Спр.Учителя’!A:F; ПО-
ИСКПОЗ(I2;’Спр.Учителя’!F:F;0);1)
Удаляем столбцы “Доп3” и “Доп4”.
-
- Подумайте, какие функции нужно использовать для того, чтобы «притянуть» данные в столбцы «Категория», «Тел.» и «Стоимость».
-
- После заполнения всех столбцов в итоговой таблице, столбцы “Доп1” и “Доп2” на листе “Посещение кружков, 5-6кл” и соответствующие дополнительные столбцы на листе “Спр.Учителя” следует скрыть: выделяем -> из контекстного меню выбираем Скрыть столбцы .
-
12. Постройте интерактивный дашборд, позволяющий оценить эффективность работы кружков (см. рисунок).
Рисунок.
-
- Добавьте новый лист, назовите его “Дашборд”.
- Уберите сетку: меню Вид -> Показать -> снимите галочку Сетка .
- Сделайте разметку для дашборда - установите границы у диапазона A1:R35 (кнопка Границы на панели инструментов -> внешние границы тонкие)
-
- Залейте этот диапазон цветом светло-оранжевый(2).
-
- Установите ширину столбцов А и R, равной 21: контекстное меню -> Изменить размер столбца . Установите границы для диапазона А2:Е34.
-
- Объедините ячейки диапазонов: В11:Е12, В17:Е18, В23:Е24, В29:Е30: меню Формат -> Объединить ячейки -> Объединить все . Залейте черным. Подпишите, как на рисунке (цвет текста: светло-красный(2); шрифт: Arial, 13пт, полужирный; выравнивание: по центру по горизонтали и вертикали).
-
- Аналогично В13:Е16, В19:Е22, В25:Е28, В31:Е34. Текст: черный; Arial, 54пт, полужирный; выравнивание: по центру по горизонтали и вертикали).
-
- Найдите месяц:
=ТЕКСТ('Посещение кружков 5-6кл'!А2; "mmm")
-
- Для вывода дохода потребуется диаграмма типа “Сводка”: меню Вставка -> Диаграмма -> справа, в окне редактора диаграмм выбираем Тип диаграммы : Сводка с параметрами: Диапазон данных : выделяем столбец “Стоимость” (столбец N) с листа ‘Посещение кружков, 5-6кл’ -> галочка Объединить -> подбираем размер сводки под диапазон В19:Е22. Оформите в как в образце.
-
- Для получения количества проведенных занятий нужно построить сводную таблицу. Чтобы значения в ней интерактивно изменялись, распологают ее на том же листе. Перейдите в ячейку V1 -> меню Вставка -> Создать сводную таблицу -> в диалоге выбираем: Диапазон данных -> Таблица4 (вся таблица с листа ‘Посещение кружков, 5-6кл’) -> Вставить в -> существующий лист -> ‘Дашборд’!V1 -> Создать.
Чтобы подсчитать количество проведенных занятий за месяц необходимо вначале узнать - сколько кружков проводилось каждый день, для этого построим сводную. Перетащите поле “Дата посещения кружка” в Строки -> снимите галочку Показывать итог -> перетащите поле “Название кружка” в Столбцы -> снимите галочку Показывать итог -> перетащите поле “ФИО ученика” в Значения -> Суммировать по -> COUNTA (число непустых ячеек за каждую из дат даст число кружков в этот день, т.к. один ученик может посетить несколько кружков в день, а нужно учесть все проводившиеся кружки; просуммировав их, получим, сколько занятий было проведено в представленный месяц). Подписываем рядом столбец “Число кружков каждый день”, в первой ячейке:
=СЧЁТЗ(W3:AB3)
-
- > вычисляем, сколько всего было проведено кружков за представленный период, т.е. сумму по всем дням в ячейке AE:
=СУММ(АС3:АС)
-
- > ссылаемся на вычисленную сумму в дашборде (=АЕ1)
-
- Для вывода числа учеников в кружках вставьте новую сводную таблицу (начиная с ячейки AG1): перетащите поле “Название кружка” в Строки -> снимите галочку Показывать итог -> перетащите поле “ФИО ученика” в Значения -> Суммировать по -> COUNTUNIQUE (подсчитываем сколько разных учеников посещали кружок в данном месяце) -> в дашборде найдем сумму по столбцу с числом уникальных значений по кружкам:
=СУММ(АН:АН)
-
- Постройте столбчатую диаграмму “Количество учеников в кружке в день”
меню Вставка -> Диаграмма. В редакторе диаграмм, в Настройках выбираем: Тип диаграммы -> Столбчатая -> Накопление -> Стандартная -> в качестве Диапазона данных выбираем первую из построенных сводных таблиц -> ставим галочку: Ярлыки - значения столбца V . Оформите как на рисунке.
-
- Постройте диаграмму “Доля каждого кружка в общем количестве занятий” типа “Измерительная шкала”. Выполняем дополнительные вычисления. Рядом с первой сводной таблицей (чтобы иметь возможность менять даты, от чего число строк в сводной таблице может измениться) добавляем слева от последней сводной число столбцов, равное числу кружков плюс 2 -> в ячейку AG вводим текст: “Число занятий в месяц” -> считаем в ней число непустых значений для каждого кружка (это и будет число занятий) по формуле:
=СЧЁТЗ(W:W)
-
- > распространяем на всю строку -> ниже находим процент занятий в кружке от общего количества:
=АН1/$АЕ$1
-
-> распространяем на всю строку -> устанавливаем процентный формат: на пане-
- ли инструментов или меню Формат -> Числа -> Процент -> меню Вставка -> Диаграмма -> в редакторе диаграмм выбираем -> тип диаграммы -> Измерительная шкала -> диапазон данных -> W2:AB2 -> добавить другой диапазон -> W25:AB25 (или выделить, удерживая CTRL) -> OK -> объединить диапазоны -> по вертикали -> поставить галочку: Заголовки - значения строки2. Оформите диаграмму в соответствии с образцом.
- Постройте круговую диаграмму “Доля учеников, посещавших кружки за месяц”. Создаем новую сводную таблицу -> меню “Вставка” ->Создать сводную таблицу -> в диалоге выбираем: Диапазон данных -> Таб-лица4 ->Вставить в -> существующий лист -> ‘Дашборд’!AR1 -> Создать -> Перетаскиваем “Название кружка” -> в строки -> снимаем галочку Показывать итог -> “ФИО ученика” -> в значения ->Суммировать по -> COUNTA. Сторим диаграмму: меню Вставка -> Диаграмма -> в редакторе диаграмм выбираем ->тип диаграммы -> Круговая диаграмма ->диапазон данных -> AR1:AS7 -> OK -> галочка: Заголовки - значения строки 1 -> галочка: Ярлыки - значения столбца AR. Оформите.
- Постройте круговую диаграмму “Доля учеников по категориям учителей”. Создаем новую сводную таблицу -> меню Вставка ->Создать сводную таблицу -> в диалоге выбираем: Диапазон данных -> Таблица4 ->Вставить в -> существующий лист -> ‘Дашборд’!AU1 -> Создать -> Перетаскиваем “Категория” -> в строки -> снимаем галочку Показывать итог -> “ФИО ученика” -> в значения ->Суммировать по -> COUNTA -> меню Вставка -> Диаграмма -> в редакторе диаграмм выбираем ->тип диаграммы -> Круговая диаграмма ->диапазон данных -> AU1:AV4 -> OK -> галочка: Заголовки - значения строки 1 -> галочка: Ярлыки - значения столбца AU. Оформите по образцу.
- Постройте круговую диаграмму “Количество руководителей кружков по категориям”. Отредактируем последнюю сводную таблицу -> кнопка Изменить (карандаш появляется под сводной, при наведении курсора на таблицу) -> Перетаскиваем: “ФИО руководителя” -> в значения (под поле “ФИО ученика”) ->Суммировать по -> COUNUNIQUE -> меню Вставка -> Диаграмма -> в редакторе диа-
- грамм выбираем -> тип диаграммы -> Линейчатая диаграмма -> диапазон данных -> AU1:AU4 -> добавить другой диапазон -> AW1:AW4 (или выделить, удерживая CTRL) -> OK -> галочка: Заголовки - значения строки 1 -> галочка: Ярлыки – значения столбца AU. Оформите, как в образце
- Добавьте срез по названию кружка. Меню Данные ->Добавить срез ->Выберите диапазон данных -> Таблица4 ->Сначала выберите столбец -> Столбец -> Название кружка -> галочка Применить к сводным таблицам.
-
- Создайте еще 2 среза: по ФИО руководителя и по дню недели -> Скопируйте уже созданный и вставьте дважды -> для первого в поле Столбец диалога “Срез” выберите: ФИО руководителя -> для второго - День недели.
-
- Убедитесь, что срезы работают: при установке фильтра должны меняться все карточки и диаграммы на Дашборде.
-
- Аккуратно распределите все элементы на дашборде, как на рисунке выше.
-
13. Проанализируйте выводимую при применении различных срезов информацию. Попробуйте найти закономерности. Сделайте предположение об эффективности организации кружков и возможности ее повышения. [В конце занятия полученные выводы разбираются, отбираются оптимальные, при необходимости корректируются преподавателем].
-
14. Скопируйте лист “Дашборд”. Измените оформление.
-
15. Поэкспериментируйте с видом диаграмм. Попробуйте получить новые синтетические данные, построить собственные диа-граммы/карточки (осмысленные). Почему не любой вид диаграммы подходит? Сформулируйте гипотезы по результатам анализа.
Приведенные выше задания лабораторной работы из курса «Технологии цифрового образования» дают возможность смоделировать реальную задачу для знакомства с возможностями электронных таблиц в области анализа данных, наглядно демонстрирующую их потенциал для принятия стратегических решений как в сфере педагогики, так и в управлении учебным заведением.
Опрос студентов продемонстрировал, что у 97% из них не возникло вопросов по выполнению предложенной инструкции; 91% – легко сформулировали гипотезы по полученным на дашборде данным; у 84% не вызвало затруднений построение собственных диаграмм; 67% смогли дополнить таблицу новыми синтетическими данными, существенно изменить дашборд и сформулировать новые гипотезы.
Изучение результатов выполнения самостоятельной работы студентов показало примерно одинаковый процент верной реализации поставленных задач, как при традиционном изучении темы с предварительным чтением лекций, так и при выполнении только представленной лабораторной. Построение диаграмм: 81% студентов в экспериментальной группе, против 83% в контрольной (К). Выявление собственных зависимостей: Э: 56%; К: 54%.
Таким образом, освоение базовых приемов рентноспособность будущих педагогов, поднимая их hard skills на новый уровень, позволяя искать закономерности в данных и делать правильные выводы, формулируя гипотезу для дальнейшего строгого математического обоснования выявленных в ходе эксперимента тенденций, возможно в рамках ограниченного числа часов курса «Технологии цифрового образования» без заметной потери в формировании соответствующих компетенций, при грамотном выстраивании структуры и логики лабораторной работы. Ведь такое умение становится важным навыком современного преподавателя, без которого сложно говорить об оптимальности предлагаемых путей решения рассматриваемой им проблемы, а отработка таких навыков – существенным элементом обучения студентов, выбравших аналитики, позволяющих повысить конку- педагогическое направление подготовки.