Na Politechnice Łódzkiej zespół pod kierownictwem dr. Jacka Stańdy, prof. PŁ, pracuje nad rozwiązaniem, które polepszy proces nauczania matematyki.
5 grudnia ogłoszone zostały wyniki Programu Międzynarodowej Oceny Uczniów PISA 2022. Przeprowadzane badania mają na celu wskazanie umiejętności uczniów na polach nauk przyrodniczych, czytania z rozumieniem i matematyki. Podobnie jak w ostatniej edycji
programu, realizowanej w roku 2018, polscy uczniowie zajmują wysokie miejsce – piąte wśród krajów Unii Europejskiej i 15. ze wszystkich 81 państw objętych badaniem.
Wysoki wynik jednak jedynie pozornie może być powodem do zadowolenia. Organizacja Współpracy Gospodarczej i Rozwoju, na polecenie której przeprowadzane są badania kompetencji PISA, wskazuje, że w stosunku do edycji z roku 2018 wszystkie kraje odnotowały znaczący regres. Średnia OECD dla kompetencji matematycznych spadła o około 17 punktów. W Polsce regres ten wynosi ponad 25 punktów.
Jako powód takiego stanu rzeczy wskazuje się pandemię, która wpłynęła nie tylko na sposób nauczania, ale odbiła się również na stanie psychicznym przebywających w odosobnieniu uczniów, przekładając się tym samym na gorsze wyniki w nauce.
Dr Jacek Stańdo, profesor Politechniki Łódzkiej, jako dodatkowy powód tego stanu rzeczy wskazuje zakończoną w 2019 roku reformę systemu edukacji, której efektem była likwidacja gimnazjów.
– Byłem i jestem przeciwnikiem tej zmiany. Powód jest bardzo prosty: nie przedstawiono uzasadnień merytorycznych czy badań, które miałyby wskazywać słuszność podjętej jeszcze w 2017 roku decyzji. System gimnazjów funkcjonował dobrze, co przekładało się na najwyższy w historii badań PISA wzrost kompetencji wśród uczniów. Wprowadzony system efektów uczenia, swoboda w planowaniu a przede wszystkim odejście od nauki zapamiętywania na rzecz nauki umiejętności – wszystko to sprawiało, że gimnazja miały swoje uzasadnione miejsce w procesie nauczania – mówi dr Jacek Stańdo.
Profesor Politechniki Łódzkiej podkreśla, że mimo odnotowanego spadku polscy uczniowie wciąż pozostają jednymi z najlepszych na świecie. Zaznacza także, że przyczyn zmian może być więcej – między innymi wprowadzenie cyfrowych narzędzi, ułatwiających rozwiązywanie zadań. Te mogą jednak przysłużyć się do usprawnienia procesów nauczania.
Nad takim właśnie narzędziem pracuje zespół naukowców z Politechniki Łódzkiej, kierowany przez dr Jacka Stańdo. Roboczo nazwane „Math4You” rozwiązanie ma na celu wsparcie procesów nauczania matematyki od poziomu przedszkolnego po studia wyższe.
Pierwszy projekt opracowany został już dekadę temu, jednak dopiero ostatnie postępy w rozwoju systemów uczenia maszynowego umożliwiły realizację ambitnych celów, stawianych przez zespół dr Stańdo. Głównym celem programu ma być wsparcie procesów nauczania i diagnozowanie luk w wiedzy ucznia. Prezentując kolejne problemy matematyczne, system określa umiejętności użytkownika programu. Gdy ten napotyka zadanie, którego nie może rozwiązać, program przedstawia kolejne testy, mające na celu sprawdzenie kompetencji i określenie pola, w którym występują braki. Dzięki tej wiedzy określić można, jakie pola wiedzy należy uzupełnić.
Na podstawie diagnozy umiejętności program może przygotować raport umiejętności, który przedstawiony może zostać między innymi nauczycielom matematyki.
– Dysponując raportami umiejętności nauczyciele mogą przygotować plan nauczania, uwzględniając indywidualne potrzeby uczniów – wskazuje dr Jacek Stańdo.
Dodatkową zaletą programu jest możliwość praktycznie nieskończonej możliwości generowania problemów matematycznych. W wypadku tradycyjnych podręczników liczba przykładów, pomagających zrozumieć dane zagadnienie ograniczone jest przez objętość książki. W przypadku programu „Math4You” algorytm pozwala na prezentację coraz to nowych zadań, dodatkowo dając możliwość stopniowania ich poziomu trudności. Dzięki wprowadzeniu tego rozwiązania ćwiczone są umiejętności kluczowe.
Projekt w chwili obecnej znajduje się w fazie projektowania. Poszukiwany jest również inwestor, który umożliwi komercjalizację rozwiązania. Dr Stańdo wskazuje jednak, że chciałby, by pewne aspekty programu dostępne były za darmo.
– Opracowywana przez nas metoda ma stanowić wsparcie w procesach nauczania. Podstawowe elementy – przykładowo klika zadań – dostępne byłyby za darmo. Dopiero następne, a także bardziej zaawansowane funkcje mogłyby być dostępne za opłatą. Warto zauważyć, że ponad pięćdziesiąt procent uczniów szkół średnich w Polsce przygotowując się do matury z matematyki korzysta z płatnych korepetycji. Proponowane przez nas rozwiązanie mogłoby je zastąpić – kończy dr Stańdo.
