CC BY
23
Используя выражение (8) для определения количеств информации относительно опыта Е„, получаемой в результате выполнения Е,, и выражение (1) для априорной неопределенности опыта Еп, нетрудно записать формулу для количественной оценки полноты тестового контроля ИНС нейрокомпьютерной системы:
V = —-—
Н0(м)-
Библиографический список
I Потапов, В.И. Информационные критерии оценки состоянии восстанавливаемой после отказов нейрокомпьютерной системы // Омский научный вестник. — 2006. - N4-3(36). - С. 127-129.
2. Потапов В.И., Потапов И.В. Теоретические основы диагностики и оп тимизации надежности искусственных нейронных сетей. — Омск: Изд-во ОмГТУ, 2004. — 152 с.
3. Бриллюэн. Л. Наука и теория информации (переводе английского). — М.: Физматгиз, 1960. — 392 с.
ПОТАПОВ Виктор Ильич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой информатики и вычислительной техники.
ПОТАПОВ Илья Викторович, кандидаттехнических наук, доцент кафедры информатики и вычислительной техники.
Статья поступила в редакцию 14.01.07 г.
© В. И. Потапов, И. В. Потапов
УДК 371.38:004+378.4:37.012 Е. В. ЛИСИЧКО
Н. Г. СОЗОРОВ
Томский политехнический университет
К ВОПРОСУ О ФОРМАЛИЗАЦИИ ПРОЦЕССА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ В ИНТЕРАКТИВНОЙ СИСТЕМЕ НА БАЗЕ НОВЫХ
ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
В данной статье представлено описание метода формализации процесса решения задач в автоматизированном варианте в специализированной аудитории с обратной связью. Основная идея — нахождение адекватных конкретных способов по управлению процессом пошагового решения задачи студентами в реапьном учебном процессе и введение найденных способов в интерактивный учебный курс на базе новых информационных технологий.
При обучении практически всем дисциплинам общеобразовательной и специальной подготовки широко используют специализированное программное обеспечение, электронные учебники и другие элек тронные курсы, при разработке которых прослеживается одна и та же основная ошибка — много «пассивного» содержания и мало интерактивных материалов.
Па основе анализа существующих форм и методов повышения эффективности образовательного процесса в современной педагогике, с учетом положительных сторон разобранных методик, предложена своя интерактивная система обучения студеіггов технического вуза физике.
За основу построения интерактивного учебного курса на базе новых информационных технологий взята учебная проблемная задача в системе преподавания. При определении учебной задачи опираемся на А.М. Матюшкина по которому, задача — способ знакового предъявления задания одним человеком другому (или самому себе), включающий указания на цель и условия достижения. А.М. Матюшкина также указывал, что проблемная задача требует для
достижения искомого обнаружения таких новых отношений, которые не даны в условиях задачи, или таких способов преобразования заданных условий, которые неизвестны учащемуся. При решении такой задачи у него возникает потребность в новых знаниях или способах действия |4].
Обучение проводится в автоматизированной системе управления познавательной деятельностью студентов на базе специализированной аудитории с обратной связью. Специализированная аудитория оборудована персональными компьютерами для работы студентов - терминалами. Данные терминалы имеют активный экран, что дает возможность студентам вводить ответ не с клавиатуры, а непосредственно используя экран с помощью электронного пера, что сокращает время ответа студента и не создает дополнительных трудностей по поиску необходимых символов на клавиатуре. Это особенно ценно, когда в аудитории работают студенты, не имеющие достаточного опыта работы на компьютере.
Первое лекционно-практическое занятие с потоком студентов обязательно отдается психологу. На-
чинает психолог с обучения работе студентов п автоматизированной аудитории. Психолого-педагоги-ческая обратная связь в АСУ ПДС (автоматизированной системе управления познавательной деятельностью студентов) основана на параметрах модели, где профессионально отобран и адаптирован комплекс психологических методик, определяющих доминирующие тенденции поведения в учебной деятельности студента, определяющих мотивационный механизм:
— ценностной ориентацией (тест Фанталовой, тест Магомед-Эминовой), ведущий способ деятельности в достижении цели, стратегия поведения в достижении цели, личностные смыслы;
— тип мышления: определение конкретной абстрактной составляющей, выраженность технического или гуманитарного типов мышления, а также их развития (тест Амтхау эра);
— тест Спилбергера — Хаиина на тревожность. Эмоциональная реакция обучающегося в ситуации проверки его уровня знания, его компетентности и учебном материале (11.
Все психодиагностические параметры студентов занося тся в базу данных для последующего оперативного использования непосредственно на занятиях для выдачи индивидуальных автоматических подкреплений.
Па рабочем столе преподавателя расположены два монитора, с помощью которых преподаватель управляет учебным процессом: пользуется средствами автоматического вывода иллюстрированного материала на экраны двух широкоформатных телевизоров и на экран коллективного пользования, а также проводит опрос в форме тестирования и оперативно получает информацию свидетельствующую о поэтапном усвоении материала, т.е. применяет обратную связь в реальном режиме.
С помощью нашего метода реализуется процесс формализации решения задач следующим образом: теоретическая часть предмета разбита на атомарные объекты, структурированные определенным образом в соответствии с авторским представлением, для наиболее удобного использования при решении практических задач курса и реализована в компьютерном варианте предлагаемой интерактивной системы.
Сама задача и алгоритм ее решения также представлены в компьютерном варианте (2].
Далее встает проблема конкретной оперативной связи каждого шага процесса решения задач с атомарными объектами научного знания. Первоначально происходит моделирование процессов решения задач на практических занятиях в специализированной аудитории с обратной связью.
Практические занятия проводятся следующим образом. В начале каждого занятия проводится входное тестирование, студентам на терминалы отправляются тестовые задания, которые позволяют проверить усвоение материала предыдущего лекционно-практического занятия по конкретным вопросам или целой теме. Процедура оценки выполняется мгновенно без участия преподавателя с помощью данной системы, и сразу же преподаватель видит уровень усвоен ия, так как работа в данной образовательной технологии позволяет не только фиксировать присутствующих на лекции («карта рассадки студентов» —фигурка студента в схематическом виде появляется на мониторе преподавателя в соответст вии с тем местом в аудитории, где сидит студент), но и наблюдать процесс ввода ответов. Благодаря данной системе преподаватель может тут же сообщить студентам резуль-
тат, тем самым способствует повышению мотивации обучающихся, в отличие от стандартной ситуации, когда студентам предлагается отсроченный результат. есть возможность скорректировать ошибки, пояснить непонятные места, которые у студентов вызвали наибольшие трудности, усилить рефлексию посредством показа исходного уровня усвоения студентами необходимых умений для данного занятия на познавательной карте курса. Используя интер<1>ейс интерактивного учебного курса (ИУК), можно судить о востребованности протестированного исходного уровня знаний и умений для освоения ме тодов решения задач, пред\агаемых на данном занятии.
Далее на познавательной карте курса, которая выведена на экран общего пользования, определяется месго, которое будем разбиратьна данном лекционно-практическом занятии. Карта курса также о тражает те участки, где студент уже побывал, что освоил.
Следующий шаг—это показ студентам мотивационного блока, где в мотивационных моделях уже заложен прагматический смысл, который несет и себе практическое применение осваиваемого умения в конкретной области жизни, технике, науке. Данный мотивационный блок можно проектирован» вместе со студентами, предлагая им самим создавать мотивационные модели, что создает дополнительный сильный социальный стимул для студента.
Затем на экран общего пользования выводятся цели, которые необходимо достигнуть на данном лекционно-практическом занятии. Задачи для достижения поставленных целей подбираются, основываясь на таксономии Д.Толлиигеровой (5). Студентам на терминалы рассылается задача, а на доске четко расписаны цели, которые необходимо будет достичь студентам в результате решения данной задачи. На экран общего пользования пошагово выводится алгоритм решения задачи. На каждый шаг студентам на терминалы рассылаются вопросы (один либо несколько) в виде теста. Как было отмечено ранее, благодаря данной системе мы имеем возможность автоматически констатировать полученные результаты. Констатация подразумевает индивидуальную диагностику для студентов и интегрированную (индивидуальную. по группам и общую) для преподавателя. Следующий момент является ключевым, с точки зрения формализации процесса прохождения конкретного шага решения задачи. Преподаватель оперативно анализирует текущее состояние: по количеству положительных и отрицательных ответов, которые он видит на своем мониторе; по динамике ввода ответов; но параметрам, отражаемых компьютером; по психологическому состоянию студентов; по задаваемым вопросам, как преподавателю, так и друг другу; по дифференциации по уровневым группам.
Преподаватель по комплексным результатам диагностики принимает решение, какой атомарный объект вывести п данный момент на экран коллективного пользования. Одновременно преподаватель озвучивает принятое решение (записывается надиктофои), определяемое одним (двумя, тремя) из трех факторов: понимание психологической причины ошибок; понимание психологического механизма правильного способа (метода) решения задачи такого типа, того, как нужно думать, чтобы их решать, что и как надо делать, какие надо производить умственные операции; знание метода обучения способам (методам) мышления, пониманием того, что и как надо делать, чтобы сформировать у обучающихся нужную систему умственных операций, что в дальнейшем дает возможность обоснованно переложить данную связь в ком-
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ МОНИК Н* 2 <54) 2007
иыотерный вариант [3|. После совместного разбора студент получает следующий вопрос (тест) на этот же шаг. Критерием перехода к следующему шагу является успешность ответов на данный тест 80% из всех присутствующих. В большинстве случаеводной, максимум двух попыток достаточно для перехода на следующий шаг. После прохождения всех шагов алгоритма решения поставленной задачи проводится текущее тестирование студентов по теоретической части, рассмотренной при решении данной задачи.
Следует отметить, что после каждого ответа студент при текущем тестировании получает на свой терминал индивидуальное автоматическое подкрепление с учетом его личностных психологических особенностей. В ходе этого тестирования преподаватель получает информацию об усвоении студентами выданного им материала. Если материал плохо усвоен, если студент не может использовать данный материал для решения задачи, преподаватель имеет уникальную возможность вернуться к данной теории, разобрав вместе со студентами еще одну задачу на данный трудный материал предложенным нами способом.
Таким образом, весь материал группируется по проблемным задачам. А учебную задачу в нашем методе мы рассматриваем в системе ближайшего научного знания. Не рассматривая всех возможных связей, выделяем четыре очевидных смысловых поля, в контексте которых формируется любая учебная задача: предметное поле, технологическое поле, дидактическое поле, психологическое поле. Теоретические модули идуг как вспомогательные к задачам. К ним студент всегда может обратиться, так как весь пере-структурированный учебный материал для интерактивного учебного курса выставлен на сайте отдела информатизации образования.
В конце каждого занятия по предложенной методике проводится итоговое тестирование студентов. А преподава тель после занятия проводит комплексный анализ своей работы, фокусируясь на адекватности принятых оперативных решений в процессе занятий, наличии и соответствии необходимых атомарных объектов для решения конкретной задачи и рассмотрение других возможных вариантов сточки зрения эффективности. Материал, апробированный в одной группе, с внесенными коррективами, еще раз уточняется со студентами других групп и только затем переносится в электронный вариант.
Апробация данной методики проводилась со студентами первого - второго курсов факультета автоматики и вычислительной техники Томского политехнического университета при изучении курса общей физики. Первый семестр, преподавание физике во всех группах, осуществлялось по традиционной
методике. Уровень усвоения материала в таком случае составлял в среднем 58 - 60% в каждой группе.
В дальнейшем, на второй год обучения физике, две экспериментальные группы занимались с использованием новой ме тодики, а одна группа, более сильная по результатам предыдущих тестирований — в рамках традиционной методики. Использование предложенной методики в автоматизированном варианте (с ак тивным участием преподавателя) в специализированной аудитории с обратной связью повысил эффективность усвоения материала в среднем на 20%. Усвоение материала в группе с традиционным преподаванием осталось на прежнем уровне.
В связи с этим мы предполагаем, что экспериментально апробированный выше описанным способом материал, вложенный в соответствующий фрагмент компьютерно реализованного интерактивного учебного курса, позволит активизировать познавательную деятельность студентов, что приведет к повышению эффективности усвоения материала.
Библиографический список
1. Андрушкевич, В. Э. Одни из подходов к построению модели обучаемого / В.Э. Андрушкевич. М.А. Дементьев. И. Д. Рогожки -на, Н.Г. Созоров //Образовательный стандарт вуза. Совершенствование содержании и технологии учебного процесса: Тез докл. науч.'-метод конф. 1997.— Томск. 1997 — 25 - 2бс.
2. Ланда. Л.Н. Алгоритмизация в обучении /Л.М. Ланда. - М.: Просвещение. 1966. — 524 с.
3. Ланда, Л.Н. Алгоритмы и программированное обучение (некоторые вопросы теории и методики программирования) / АН. Ланда. - М.. 1965. - 65 с.
4. Матюшкнн, А.М. Проблемные ситуации в мышлении и обучении/АМ.Матюшкнн. — М.: Педагогика, 1972. — 208 с.
5. Толлингерова. Д. Психологии проектирования умственного развития детей / Д. Толлннгерова . Г. Голоумова. Г. Каи* торкова.—М.; Прага. 1994. - 48 с.
ЛИСИЧКО Елена Владимировна, заведующая учебно-экспериментальной лабораторией отдела информатизации образования Западно-Сибирского регионального центра социальных и информационных технологий института «Кибернетический центр».
СОЗОЮВ Николай Георгиевич, заместитель заведующего отделом информатизации образования Западно-Сибирского регионального центра социальных и информационных технологий института «Кибернетический центр».
Статья поступила в редакцию 20.12.06 г.
© Е. В. Лиснчко, Н. Г. Созоров
