Подход к организации адаптивной системы управления обучением на основе использования информационных технологий

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

№ 2(8) 2007
А. В. Анастасьин, А. А. Самарин, А. Ю. Сальников, А.Ю. Сиднев
Подход к организации адаптивной системы управления обучением на основе использования информационных технологий
В статье проанализированы роль и место информационных технологий в процессе обучения в высшей школе и предложен подход к повышению его эффективности за счет введения в структуру системы управления обучением адаптивного контура, а также проанализированы подходы к его реализации. Основное внимание авторами уделено вопросам создания подсистем организации индивидуальной самостоятельной работы. Выделены и рассмотрены основные методические цели, на достижение которых направлено применение адаптивных систем.
Вопрос использования информационных технологий в образовательном процессе высших учебных заведений уже давно и постоянно обсуждается на самых различных уровнях. Это обусловлено быстрыми темпами роста количества компьютеров, мультимедийной и телекоммуникационной техники в вузах. Ожидалось, что процесс насыщения учебных заведений компьютерной техникой и информационными технологиями резко увеличит качество, как подготовки специалистов, так и образовательного процесса в целом. Это убеждение основывалось на том, что внедрение и использование информационных технологий оказывает влияние практически на все составляющие образовательного процесса. Однако на наш взгляд ожидаемого роста эффективности образовательного процесса не произошло, т. е. стало очевидно, что простым внедрением технических и программных средств повысить качество образования не всегда возможно.
Это обстоятельство заставило авторов еще раз проанализировать роль и место информационных технологий в системе высшего образования и предложить свой вариант повышения качества образовательного процесса за счет их применения.
32
Рассмотрим образовательный процесс с точки зрения теории управления. Как и любая управляемая система, система подготовки специалистов с высшим образованием предполагает выполнение некоторой целевой функции, содержание которой определяется государственными образовательными стандартами и квалификационными требованиями к выпускникам. Эффективность выполнения данной целевой функции зависит от многих факторов, например, педагогических и профессиональных качеств профессорско-преподавательского состава, учебно-методического обеспечения образовательного процесса, состояния лабораторной базы и т. д.
Целевая функция реализуется при изучении каждой учебной дисциплины в виде совокупности знаний, умений и навыков в конкретной предметной области, которыми должен обладать обучаемый. Реализация данной целевой функции целиком и полностью возлагается на профессорско-преподавательский состав вуза. Согласно классическим представлениям теории управления существует множество способов выполнения целевой функции. При этом конкретный метод управления обучением выбирается после этапа формализации задачи.

№ 2(8) 2007
В нашем случае объектом управления является интеллектуальный потенциал студента, описываемый в терминах модели обучаемого. Управляющая система (преподаватель) на основе анализа и в соответствии с тематическим планом преподаваемой дисциплины вырабатывает и осуществляет учебные воздействия, которые управляют познавательной деятельностью обучаемого и модифицируют его текущую модель. Параметрами учебных воздействий является учебный материал.
Управление обучением представляет собой динамический процесс, направленный на достижение его целей, исходя из текущего состояния знаний и умений студента. В процессе обучения можно выделить чередующиеся и четко определенные фазу передачи информации и фазу контроля, при этом обе они дифференцированы во времени. Целью первой фазы является передача информации на основе имеющихся представлений преподавателя о студенте, второй — уточнение этих представлений. Очевидно, что чем точнее и полнее реализована вторая фаза, тем более качественно преподаватель может провести занятия, акцентировав внимание на наиболее проблемных вопросах, что несомненно приведет к повышению эффективности обучения.
Другим фактором повышения эффективности является организация самостоятельной подготовки студентов, на которую в тематических планах дисциплин отводится приблизительно третья часть учебного времени. Не секрет, что данное время в большинстве случаев обучаемыми используется не по назначению.
Перечисленные недостатки, характерные для традиционной системы обучения, структурная схема которой представлена на рис. 1, на наш взгляд можно ликвидировать с помощью информационных технологий. При этом необходимо модернизировать саму систему управления обучением.
Система управления должна оценивать текущее состояние обучаемого в реальном
гос и кт
V
Устройство управления 1

ППС
Тематический план
ОУ
Контроль
Рис. 1. Традиционная система управления обучением
масштабе времени и вырабатывать программу действий, направленных на обеспечение динамики, адекватной требованиям подготовки и позволяющей выполнить целевую функцию. По существу, система управления должна быть реализована по принципу адаптивных систем с эталонной моделью и компенсатором, использующим информационные системы. Она должна обеспечивать наиболее адекватное приспособление к условиям обучения. Структурная схема такой системы представлена на рис. 2.
ГОСиКТ
Эталонная модель О У Информационная система обучения

ч
Устройство управления

ППС
Тематический план
ОУ
Контроль
33
I
00
1 Я
I
и 00
Рис. 2. Адаптивная система управления обучением
Значение информационных технологий в этой структуре заключается, во-первых, в организации индивидуальной подготовки обучаемого в часы самостоятельной работы. При этом такая подготовка должна обеспечивать не только усвоение материала предшествующих занятий, но и готовность обучаемого к восприятию материала следующего занятия. Во-вторых, в подготовке к занятию преподавателя с учетом информации о готовности студентов, возникших
№ 2(8) 2007
проблемных вопросах, результатах выполнения тестовых заданий и т. д. Это возможно реализовать следующим образом. Информационная система обучения (рис. 2) на основе сравнения эталонной модели обучаемого с данными о текущем уровне знаний каждого студента формирует индивидуальные программы организации самостоятельной подготовки, результаты кото-& gt-g рой передаются преподавателю с анализом is качества усвоения. Преподаватель, имея § картину по группе обучаемых, вносит кор-К рективы в типовой тематический план и пла-§ ны проведения занятий, адаптируя их к воз-g можностям объекта управления. Таким образом, в первом приближении информаци-ji онная система обучения должна включать следующие подсистемы:
I
Л • контроль текущего уровня знаний- § • анализ индивидуального и группового § уровня знаний-
| • организация индивидуальной самостоя-
g тельной работы. |
«Методы реализации первых двух подсис-g тем в настоящее время достаточно хорошо I изучены и воплощены в виде программных продуктов (on-line тесты, электронные жур-° налы, электронные учебники и т. п.). ¦§ Наибольший интерес, с точки зрения ав-§ торов, вызывает создание подсистемы ор-[I ганизации индивидуальной самостоятель-з ной работы. Методы управления самостоя-| тельным обучением студентов, которые раз-| личаются, прежде всего, по заданию плана обучения могут быть разбиты на три группы. | Методы первой группы — реактивные | системы, анализируя ответы обучаемого & lt-1 и его текущее состояние, находят удобные | моменты для выдачи учебной информации, | но не планируют последовательность учебно ных воздействий.
& amp- Вторая группа методов основана на меч ханизме управления задачами посредством динамического упорядочивания их списка. В основу таких методов положена векторная модель обучаемого, с каждым элемен-
34
том которой связаны гипотезы о степени освоенности соответствующего ему знания, умения или навыка. Цель системы состоит в достижении заданных уровней обу-ченности для всех знаний, умений и навыков на задачах определенной сложности за требуемое время. На каждом шаге формируется список задач, требующих применения изучаемых знаний, умений и навыков в процессе решения. Затем происходит выбор задачи, которая имеет наибольшую трудность для конкретного обучаемого.
К третьей группе можно отнести методы, основанные на явном или неявном задании плана обучения, при реализации которых система управления обучением предполагает наличие двух основных компонент — планировщика и исполнителя плана.
Все перечисленные группы методов являются по своей сути адаптивными системами. При этом их качественная реализация возможна лишь при использовании информационных технологий.
Используя информационные технологии в адаптивных системах обучения, необходимо руководствоваться следующими принципами:
1. Принцип новых задач — управление в системе выйдет на новый качественный уровень, если для реализации требуемых функций будут формализованы задачи, решение которых недоступно традиционными средствами.
2. Принцип открытой системы — архитектура системы должна позволять введение новых программных и аппаратных модулей без нарушения функционирования.
3. Принцип единой информационной базы — в системе сосредоточена вся информация об объектах, с которыми она связана.
4. Комплектность задач — ни одна задача не должна разрабатываться как автономный объект.
5. Принцип согласованности пропускных способностей — в системе не должно быть узких мест, задерживающих решение задачи.
Нв2(8) 2007
Пренебрежение этими принципами ведет в лучшем случае к тому, что разработанная система обучения ничуть не лучше традиционных средств. Например, если автоматизировать только функцию предоставления учебной информации или организовать управление обучением по фрагменту темы, то использование такой системы не приведет к повышению эффективности. Наибольший эффект система даст, если обучаемые смогут пользоваться возможностями, недоступными другими средствами, например, дифференцированное предоставление материала с учетом индивидуальных особенностей обучаемых.
На каждом этапе обучения важен не эффект получения конкретного результата, а процесс его достижения. Обучаемый должен сам активно ставить вопросы, и, в тоже время, самостоятельно активно добывать ответы. Девизом адаптивной системы обучения должен быть следующим: «Максимум средств для самостоятельной работы». Обучаемый, переходя от этапа к этапу, изменяет свое состояние по отношению к изучаемому материалу, и ему необходимы на каждом этапе новые средства. Естественно, что этот процесс регулируется преподавателем, роль которого также изменяется от некоторого максимального значения до минимального, с предоставлением обучаемому полной свободы действий в пределах заданий.
Теперь можно ответить на самый важный вопрос: какова роль и место информационных технологий, которыми могут воспользоваться обучаемые и преподаватели в процессе образования.
Рассмотрим концептуальную модель обучения в виде двух относительно условных этапов.
На первом этапе обучаемый ничего не знает и не умеет. Процесс обучения состоит в следующем. В соответствии с методическим замыслом осуществляется управление предъявлением и собственно предъявление информации и заданий. Это функции преподавателя. Деятельность обучаемого
сопряжена с восприятием, пониманием и 8 запоминанием информации. Далее следует § применение знаний посредством заданий, ^ а состояние обучаемого можно проконтро- ^ лировать через воспроизведение им учеб- § ной информации и выполнение контроль- | ных заданий. На данном этапе средства | электронной вычислительной техники авто- ^ матизируют функции преподавателя. А обу- ^ чаемый еще ничего не знает и не умеет, -§ и вряд ли можно говорить об автоматизации | восприятия или запоминания. Здесь автоматизация имеет весьма односторонний ха- ^ рактер.: с
На втором этапе формируется полное & lt-5 знание и умение обучаемого по теме, раз- Ь делу или дисциплине в целом. Здесь также, ^ согласно методическому замыслу, выдаются задания, которые охватывают целостные ^ массивы информации и уже предполагают умение обучаемых оперировать понятиями, приемами, инструментарием. Обучаемый осмысливает задания, актуализирует имеющиеся знания и принимает решения о последующих своих действиях.
Именно на этом этапе должны полностью раскрываться возможности адаптивных систем управления обучением. Наличие в них информационно-справочных систем поможет повысить эффективность самостоятельной работы, организовать автоматизированные консультации. Создание информационно-расчетных и информационно-моделирующих систем дает обучаемым мощнейшие средства проникновения в глубину содержания учебного материала, позволяет воспроизводить условия, близкие к реальным ситуациям, в которых будет протекать деятельность специалиста.
Проведенный анализ дает возможность найти конструктивные подходы к решению многих вопросов, связанных с созданием архитектуры адаптивной системы обучения. Основные ее элементы — алгоритмы формирования знаний и умений, алгоритмы контроля- диалоговая, информационно-справочная, информационно-расчетная,
№ 2(8) 2007
информационно-моделирующая системы и др. Естественно, что в состав структуры могут включаться не все перечисленные компоненты, все зависит от специфики кафедры, на которой разрабатывается автоматизированная система обучения. Объединение информационных технологий и процесса обучения в единую среду позволяет обучаемому самому в ней действовать, плаЧ нировать пути и средства достижения учеб-?5 ной цели, пользуясь разнообразием всех § компонентов системы. В то же время такая К среда дает возможность преподавателю § контролировать процесс обучения и при § необходимости корректировать его с учетом текущего состояния обучаемого. Подобная программная система должна быть § обязательно открытой, т. е. без непосред-^ ственных связей между компонентами, коЛ торыми управляет общий диспетчер. Это ! позволяет оперативно внедрить подобные § автоматизированные системы управления | обучением, так как есть возможность их по-§ этапного наращивания. Кафедра может на-§ чать использовать такие системы, как толь-и ко будет создана информационная база
5 и хотя бы одна из подсистем.
| Подводя итог, выделим наиболее значимые методические цели, которые реализу-° ются с использованием информационных ¦§ технологий в адаптивных системах обуче-§ ния и повышают эффективность образова-[I тельного процесса:
и
| • индивидуализация и дифференциа-| лизация процесса подготовки специали-¦§ ста-
| • контроль с обратной связью, диагно-
| стикой ошибок и оценкой результатов учеб-
& lt-1 ной деятельности-
| • самоконтроль и самокоррекция-
| • самоподготовка-
& lt-§ • компьютерная визуализация учебной
6 информации-
ч • моделирование и имитация изучаемых или исследуемых объектов, процессов или явлений-
• усиление мотивации обучения-
36
• вооружение обучаемого стратегией усвоения учебного материала-
• развитие мышления.
Таким образом, использование современных информационных технологий в образовании может существенно повысить эффективность обучения за счет создания адаптивных систем управления обучением.
Повышение качества e-learning — это постоянный процесс адаптации предлагаемых образовательных услуг к потребностям целевой группы учащихся. Для всех участников процесса в качестве одного из важнейших факторов успеха необходимо обладание набором компетенций, обозначаемых как грамотность в вопросах качества.
Вузы должны гарантировать обществу, что ресурсы, доступные им, достаточны для поддержания учебного процесса для эффективного менеджмента и выполнения предлагаемых программ обучения.
При разработке методологии и оценочных процедур необходимо перенести акцент с затратных показателей образовательного процесса на критерии, характеризующие его итоговые результаты.
Все это обеспечит достижение качественно нового уровня подготовки востребованных научных и профессиональных кадров в области информационных технологий на основе современных образовательных методик.
Список литературы
1. Анализ состояния и перспектив развития информатизации образования на период до 2010 года. М.: ИНИНФО, 2004.
2. Бюллетень Проблемы информатизации высшей школы. М.: ГосНИИСИ, 2005.
3. Карр Н. Дж. Блеск и нищета информационных технологий. М.: Издательский дом «Секрет фирмы», 2005.
4. Петрушин В. А. Интеллектуальные обучающие системы// Известия А Н. Техническая кибернетика. 1993. № 2.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой