ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ МАШИННОГО ОБУЧЕНИЯ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НАВЫКОВ КРИТИЧЕСКОГО МЫШЛЕНИЯ УЧАЩИХСЯ

В данной статье изучается потенциал использования методов машинного обучения для прогнозирования уровня критического мышления учащихся на основе академических и поведенческих данных. Хотя критическое мышление широко признано важнейшим навыком в современном образовании, его прямая оценка по-прежнему затруднена. Целью исследования является выявление взаимосвязи между уровнем развития критического мышления и измеримыми факторами, такими как академическая успеваемость, участие во внеклассных мероприятиях и выбор учебных курсов. Был собран и обработан набор данных из 500 анонимных профилей учащихся для извлечения ключевых характеристик. Были разработаны и оценены с использованием стандартных метрик эффективности три модели: линейная регрессия, дерево решений и случайный лес-регрессор. Модель случайного леса продемонстрировала превосходную прогностическую эффективность, достигнув значения R² 0,84 по сравнению с 0,65 для дерева решений и 0,37 для линейной регрессии. Результаты исследования свидетельствуют о том, что академические достижения учащихся, выбор курсов и уровень их внеклассной активности в совокупности дают ценную информацию об их способностях к критическому мышлению. В целом результаты подтверждают эффективность подходов, основанных на данных, для косвенной оценки когнитивных навыков, что имеет практическое значение для разработки учебных программ, инициатив раннего вмешательства и планирования образовательной политики. Используя доступные образовательные данные, этот подход способствует разработке более масштабируемых, объективных и персонализированных методов оценки в области аналитики обучения.

1. Paul, R., and L. Elder. The Miniature Guide to Critical Thinking Concepts and Tools (Foundation for Critical Thinking, 2008).

2. Liu, O., R. Frankel, and M. Roohr. Assessing Critical Thinking in Higher Education: Current State and Directions for Next-Generation Assessment. ETS Research Report Series (2014).

3. Romero, C., and S. Ventura. Educational Data Mining: A Review of the State of the Art. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part C (Applications and Reviews), 40 (6), 601–618 (2010). https://doi.org/10.1109/TSMCC.2010.2053532

4. Luo, Z., J. Mai, C. Feng, D. Kong, J. Liu, Y. Ding, B. Qi, and Z. Zhu. A Method for Prediction and Analysis of Student Performance That Combines Multi-Dimensional Features of Time and Space. Mathematics, 12 (22), 3597 (2024). https://doi.org/10.3390/math12223597

5. Devi, K., and S. Ratnoo. Predicting student dropouts using random forest. Journal of Statistics and Management Systems, 25, 1579–1590 (2022).

6. Behar-Horenstein, L. S., and L. Niu. Teaching critical thinking skills in higher education: A review of the literature. Journal of College Teaching & Learning (TLC), 8 (2) (2011).

7. Evens, M., A. Verburgh, and J. Elen. Critical thinking in college freshmen: The impact of secondary and higher education. International Journal of Higher Education, 2 (3), 139–151 (2013).

8. Gibson, C. Critical thinking: Implications for instruction. (1995).

9. Yousef, W. An assessment of critical thinking in the Middle East: Evaluating the effectiveness of special courses interventions. PLOS ONE, 16 (12), e0262088 (2021).

10. Condon, C., and R. Valverde. Increasing critical thinking in web-based graduate management courses. Journal of Information Technology Education: Research, 13, 177–191 (2014).

11. Terenzini, P.T., et al. Influences affecting the development of students’ critical thinking skills. Research in Higher Education, 36 (1), 23–39 (1995).

12. Ennis, R. Critical thinking across the curriculum: The Wisdom CTAC Program. Inquiry: Critical Thinking Across the Disciplines, 28 (2), 25–45 (2013).

13. Niu, L., L.S. Behar-Horenstein, and C.W. Garvan. Do instructional interventions influence college students’ critical thinking skills? A meta-analysis. Educational Research Review, 9, 114–128 (2013).

14. D’Alessio, F. A., B. E. Avolio, and V. Charles. Studying the impact of critical thinking on the academic performance of executive MBA students. Thinking Skills and Creativity, 31, 275–283 (2019).

15. Wolcott, S. K., et al. Critical thought on critical thinking research. Journal of Accounting Education, 20 (2), 85–103 (2002).

16. Kalelioğlu, F., and Y. Gülbahar. The effect of instructional techniques on critical thinking and critical thinking dispositions in online discussion. Journal of Educational Technology & Society, 17 (1), 248–258 (2014).

17. Howard, L.W., T.L.-P. Tang, and M. J. Austin. Teaching critical thinking skills: Ability, motivation, intervention, and the Pygmalion effect. Journal of Business Ethics, 128, 133–147 (2015).

18. Yuan, H., B. A. Williams, and L. Fan. A systematic review of selected evidence on developing nursing students’ critical thinking through problem-based learning. Nurse Education Today, 28 (6), 657–663 (2008).

19. Pitt, V., et al. The influence of critical thinking skills on performance and progression in a pre-registration nursing program. Nurse Education Today, 35 (1), 125–131 (2015).

20. Chukwuyenum, A.N. Impact of critical thinking on performance in mathematics among senior secondary school students in Lagos State. IOSR Journal of Research & Method in Education, 3 (5), 18–25 (2013).

21. Temel, H. The effect of critical thinking course carry out with distance education on critical thinking skills and dispositions. International Journal of Psychology and Educational Studies, 9 (3), 792–808 (2022).

22. Korkmaz, O., and U. Karakus. The impact of blended learning model on student attitudes towards geography course and their critical thinking dispositions and levels. Turkish Online Journal of Educational Technology-TOJET, 8 (4), 51–63 (2009).

23. Loes, C., E. Pascarella, and P. Umbach. Effects of diversity experiences on critical thinking skills: Who benefits? The Journal of Higher Education, 83 (1), 1–25 (2012).

24. Ernst, J., and M. Monroe. The effects of environment-based education on students’ critical thinking skills and disposition toward critical thinking. Environmental Education Research, 10 (4), 507–522 (2004).

25. Plummer, K.J., et al. Enhancing critical thinking skills through decision-based learning. Innovative Higher Education, 47 (4), 711–734 (2022).

26. Ennis, R.H. Critical thinking assessment. Theory Into Practice, 32 (3), 179–186 (1993). https://doi.org/10.1080/00405849309543594

27. Eccles, J.S., and B.L. Barber. Student council, volunteering, basketball, or marching band: What kind of extracurricular involvement matters? Journal of Adolescent Research, 14 (1), 10–43 (1999). https://doi.org/10.1177/0743558499141003