Дистанційне навчання — теорія і практика  →  Разработка компьютерных средств обучения. Учебное пособие  →  2. Когнитивные возможности современных информационных технологий  →  2.4. Управление учением

2.4.2. Управление познавательной деятельностью

Рассмотрим процесс управления познавательной деятельностью в традиционной форме при индивидуальном обучении. Будем считать, что преподавателем осуществляется заранее спроектированный дидактический процесс в соответствии с целями обучения. В принципе, этот процесс должен давать однозначный и гарантированный результат, соответственно запланированной цели образования и обучения. Однако наше знание о природе обучения все еще далеко несовершенно (вспомните обилие односторонних теорий усвоения), и в реальном процессе обучения по разным причинам возможны различные отклонения от запланированного процесса, все вероятности которых предугадать практически невозможно. Что в этом случае делает учитель?

• Представляет учебный материал, в том числе и для самостоятельной работы;
• Наблюдает за деятельностью учащихся;
• Контролирует ее ход;
• Корректирует усвоение.

Другими словами, учитель управляет познавательной деятельностью учащегося. Управление обучением со стороны учителя это не хаотическая и произвольная деятельность по наблюдению, контролю и коррекции, а также вполне упорядоченная и целенаправленная деятельность, подчиняющаяся заранее выбранной стратегии, которую называют алгоритмом управления (АУ).

Возможны два способа управления учебной деятельностью учащегося или два вида АУ: разомкнутое(отсроченное) или замкнутое (немедленное) управление.

При разомкнутом управлении слежение, контроль и коррекция обучения выполняются по конечному результату, достигнутому за относительно продолжительный период обучения, какими могут быть несколько занятий или даже целый семестр. Понятно, что за это время может быть изучено достаточно большое число учебных элементов и выполнена значительная по объему познавательная деятельность. Недостаток такого способа управления состоит в том, что обнаруженные в конце достаточно продолжительного процесса обучения пробелы чаще всего остаются не заполненными как из-за недостатка времени, так из-за трудности их обнаружения и предшествующего невнимания к ним. Это типичная картина традиционного образования (и сетевого дистанционного), построенного изначально по принципу разомкнутого управления учением школьников и студентов.

При замкнутом, или немедленном, управлении слежение, контроль и коррекция деятельности учащихся по усвоению осуществляются после выполнения каждого этапа познавательной деятельности и усвоения каждого учебного элемента. Управление учением может учитывать индивидуальные особенности каждого учащегося (подготовленность, темп и др.) или подчинять индивидуальность групповым усреднениям. Такое управление учением затруднено в традиционном обучении, поскольку учителю такая деятельность в классе, аудитории физически непосильна, а средства обучения, которые он применяет (учебник, аудиовизуальные таблицы и приборы), для этой цели не приспособлены.

Эффективное учение возможно только при немедленном управлении, иначе ошибочные действия учащегося не будут своевременно корректироваться, а наоборот будут укореняться. Кроме того, психологи в многочисленных экспериментах обнаружили, что время реакции на важные для испытуемого действия превышает некоторое пороговое значение (порядка трех секунд), то интерес, мотивация резко падает.

Кроме свойства быть разомкнутым или замкнутым, управление учением может учитывать индивидуальные особенности каждого учащегося (подготовленность, темп и др.) или подчинять индивидуальность групповым усреднениям. При учете индивидуальных особенностей ученика информационный процесс в обучении называют направленным — индивидуальным по темпу или индивидуальным и по темпу и по содержанию. При групповом усреднении информационных воздействий в обучении процесс называют рассеянным.

Наконец, операции управления обучением может совершать сам учитель, могут это делать и соответствующие технические средства. Если это делает учитель, то управление называют ручным, если управление доверено техническим средствам, то оно называется «автоматическим».

Итак, три характеристики управления учением (разомкнутое – замкнутое; процесс рассеянный – индивидуальный по темпу – индивидуальный по темпу и содержанию; управление ручное – автоматическое) образуют определенный тип управления, названный дидактической системой. Дидактическая система – это тип управления учением школьника или студента. Общее число всех возможных типов управления учением – двенадцать. Дидактические системы подразделяют на монодидактические и комбинированные. Каждая из двенадцати систем, является монодидактической. Если их комбинировать, чередуя в течение одного и того же занятия, то получится комбинированная дидактическая система. Нас в первую очередь будут интересовать компьютерные системы управления учением (КСУУ) – циклические, индивидуальные и групповые, автоматические.

Рисунок 2.4.11 Компьютерная система управления учением

Образцом для КСУУ может служить дидактическая система Репетитор. В этой одной из наиболее древних и эффективных систем обучения индивидуализация учебного процесса достигает наивысшей степени совершенства. Репетитор обучает одновременно не более двух учащихся, а лучше, когда это индивидуальное общение с одним учащимся. При этом: учащийся выполняет учебную деятельность по предмету в соответствии с предписаниями универсального алгоритма функционирования, предлагаемыми ему репетитором или специально составленной обучающей программой; репетитор непрерывно отслеживает (наблюдает) выполнение учебных действий учащимся, контролирует полноту усвоения некоторой группы учебных элементов (чтобы Ку было выше 0,7) и корректирует, если надо, усвоение (не ошибки). В этой системе достижим любой уровень усвоения и автоматизации деятельности.

Автоматической моделью репетиторства может служить система адаптивного управления обучением. Система приспосабливается к особенностям познавательной деятельности ученика (способности, мотивация учения, подготовленность, индивидуальный темп, уровень требований и пр.). Система управления должна осуществлять направленный информационный процесс, решая сложные психологические задачи адаптации к особенностям каждого учащегося.

Современный и наиболее перспективный подход к построению КСУУ базируется на идеях «искусственного интеллекта».

Как самостоятельное научное направление искусственный интеллект (ИИ) существует c 70 годов прошлого века. За прошедшие годы становления ИИ как особой научной дисциплины сформировались ее концептуальные модели, накопились специфические, принадлежащие только ей методы и приемы, устоялись некоторые фундаментальные парадигмы.

Система ИИ в определенном смысле моделирует интеллектуальную деятельность человека и, в частности, — логику его рассуждений. В грубо упрощенной форме наши логические построения при этом сводятся к следующей схеме: из одной или нескольких посылок (фактов) с применением определенных правил следует сделать «логически верное» заключение (вывод, следствие). Очевидно, для этого необходимо, чтобы и посылки, и заключение были представлены на понятном языке, адекватно отражающем предметную область, в которой проводится вывод.

Описания предметных областей, выполненные в логических языках, называются (формальными) логическими моделями.

Интеллектуальные обучающие системы (ИОС) — традиционная область применения методов ИИ. Целью ИОС является использование знаний о предметной области, обучаемом и стратегиях обучения для обеспечения гибкого индивидуализированного подхода к обучению.

Адаптивность является сердцем интеллектуальных систем. Это вытекает из декларативного представления того, что система знает об окружающем ее мире. В случае ИОС мир состоит из обучаемого, предметной области и самой системы, которая ведет себя адаптивно в отношении уровня понимания, свойственного обучаемому. Модель обучаемого, представляющая собой знания системы о нем, служит источником интеллекта. Система может исследовать ее, чтобы адаптироваться к поведению последнего. В этом смысле такая модель обязательно должна быть выражена декларативно, что дает системе возможность интерпретировать события и осуществить адаптацию.

Мы имеем право сказать, что интеллектуальные системы понимают, что они знают и что делают.

Для того чтобы ИОС могла вести дидактически корректное управление учением, необходимо включение в нее, кроме модели обучаемого, еще двух моделей — модели учебного курса и дидактической модели учения.

Адаптивные системы

Признаки адаптивных систем:

• цели адаптации, достигаемые с помощью различных методов (дидактическая модель учения) и технических приемов – какие проблемы пользователей они могут решить;
• что может быть адаптировано с помощью конкретного приема адаптации, какие особенности учебного материала могут быть различны для различных обучаемых – модель учебного курса;
• какие характеристики обучаемых используются в качестве ресурса адаптации, то есть к каким особенностям обучаемого система может адаптировать свое поведение – модель обучаемого;
• диагностичность – как обнаружить достижение или отклонение от цели.

Цель обучаемого обычно состоит в том, чтобы изучить весь учебный курс или какую-то его часть. Организация изучаемого материала в форме гипермедиа помогает обучаемому управлять процессом приобретения знаний. Наиболее важной характеристикой пользователя обучающей среды является уровень знаний по изучаемой теме.

Во-первых, знания различных пользователей изначально могут существенно различаться, кроме того знания различных пользователей могут расти по-разному. Одна и та же страница может быть непонятна для новичка и тривиальна, и даже скучна, для «продвинутого» обучаемого.

Во вторых, новички, входя в пространство обучающей системы, практически ничего не знают по изучаемой теме. Большинство доступных ссылок с любого узла ведет их к материалу, который является для них абсолютно новым. Они нуждаются в навигационной помощи, чтобы найти свой путь в гиперпространстве. Без такой помощи они могут «потеряться» даже в гипермедиа, обладающей малым размером, или использовать очень неэффективные стратегии навигации.

Уровень знаний пользователя по теме, реализованной в КСО, является наиболее важной характеристикой пользователя в существующих адаптивных системах. Почти все приемы адаптивного представления используют знания пользователя как источник адаптации. Уровень знаний является переменной величиной для каждого конкретного пользователя. Это означает, что система, использующая знания пользователя, должна фиксировать изменения уровня этих знаний и соответствующим образом модифицировать модель пользователя.

Задачи обучения, вообще говоря, относятся к задачам управления объектом с неполным знанием о параметрах и правилах его поведения, т.к. каждый субъект познавательной деятельности обладает разумом, диктующим собственную стратегию поведения. По этой причине задача поиска рациональной стратегии управления обучением, вообще говоря, не имеет однозначно точного решения. Так как процесс управления обучением является многошаговым, то для рациональной стратегии управления целесообразно использовать принцип, сформулированный американским математиком Р. Беллманом. Согласно ему выбранная стратегия характеризуется тем, что, каковы бы ни были начальное состояние на любом шаге и управление, выбранное на этом шаге, последующие управления должны выбираться оптимальными относительно состояния, к которому придёт система в конце данного шага. Использование данного принципа гарантирует, что управление, выбранное на любом шаге, лучшее не локально, а лучшее с точки зрения процесса в целом.

Адаптивные технологии в ИОС

Традиционное обучение, особенно в форме репетиторства, проходит с сильной адаптацией к свойствам и качествам личности обучаемого. Профессиональный опыт учителя позволяет достигнуть наилучших результатов. Целью ИОС является использование знаний о сфере обучения и стратегиях для обеспечения гибкого индивидуализированного подхода к обучению.

Обзор существующих интеллектуальных обучающих систем, выполненный Петром Брусиловским, дает следующие виды технологий в интеллектуальных обучающих системах:

• построение последовательности курса обучения;
• интеллектуальный анализ ответов обучаемого;
• интерактивная поддержка в решении задач;
• помощь в решении задач основанная на примерах.

Целью построения последовательности курса обучения (также называемой технологией учебного планирования) является обеспечение учащегося индивидуально спланированными последовательностями блоков знаний для заучивания и учебных заданий (примеры, вопросы, задачи и т.д.). Другими словами, она помогает обучаемому найти «оптимальный путь», используя учебный материал.