CC BY
28
Способ реализации сетевой версии тестирующей системы зависит от условий ее эксплуатации. Если она является частью системы дистанционного обучения, то, желательно. чтобы на компьютере-клиенте не требовалось размещать никаких файлов этой системы. Пользователь инициирует процесс тестирования и выполняет его. используя только типовое программное обеспечение, например, броузер 1тегпе1 Ехр1огег. Все программы, обеспечивающие тестирование, и база вопросов хранятся в этом случае на \VEB-cepBepe. Основной проблемой при разработке такой системы является обеспечение высокой скорости обмена информацией между клиентом и сервером с учетом того, что количество клиентов, одновременно работающих с сервером, может быть велико. Кроме того, \УЕВ-серверные технологии накладывают существенные ограничения на
инструментальные средства, с помощью которых программируется система.
Система тестирования, используемая в настоящее время, в определенном смысле противоположна №гЕВ-серверной: тести-
рующая программа и данные к ней полностью хранятся на компьютере пользователя. С точки зрения быстродействия такой способ наиболее эффективен. Однако он имеет ряд существенных недостатков, рассмотренных выше. Поэтому, при определенных условиях, достаточно эффективным может оказаться комбинированный способ реализации сетевой тестирующей системы, в котором одна часть управления передается клиенту, а другая - серверу. Эта проблема требует исследования, а эффективность системы может быть определена в процессе ее эксплуатации в реальных условиях.
Поступила в редакцию 2.03.2003.
АКТИВИЗАЦИЯ УМСТВЕННОЙ И ПРАКТИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СТУДЕНТОВ ПРИ ИЗУЧЕНИИ И ПОСТРОЕНИИ БАЗЫ ЗНАНИЙ
Е.В. Клыгина
В настоящее время перед образованием стоит ряд задач по формированию и развитию умений и навыков, необходимых для жизни в информационном обществе. Это связано с тем, что ведущее место в любой сфере человеческой деятельности начинает занимать деятельность информационная, которая связана со сбором, накоплением, передачей, обработкой и использованием информации.
Для большинства из нас слово «информация» - нечто само собой разумеющееся и не требующее анализа. На современном этапе по отношению к понятию «информация» одним из первичных является «формирование знаний». Например, Д.И. Блюменау приводит следующие сопоставления понятий «информация» и «знания» [1, с. 20-21]:
• знания - это систематизированные, упорядоченные, устоявшиеся сведения; информация - сведения, такими свойствами не обладающие;
• знания - это теории, законы, положения и другие концепции; информация - фактические данные:
• знания - сведения, относящиеся к области науки и техники; информация - сведения, используемые в обыденной жизни (донаучные сведения);
• знания - сведения, уже известные обществу или индивиду; информация - сведения. обладающие новизной;
• знания - сведения, которыми располагает субъект: информация - все то. что так или иначе зафиксировано в знаковой форме в виде документов;
• информация - это то, что поступает в наш мозг из многих источников и во многих формах и, взаимодействуя там. образует структуру знаний.
Под знаниями будем понимать формализованную информацию, на которую ссылаются или которую используют в процессе решения задачи [4].
Все знания человечества представляются в различных видах и формах представления
информации - текстовой, числовой, графической. видео, аудио, мультимедиа. Существенным является то, что человек определенным способом перерабатывает поступающую информацию, после чего она включается в систему его знаний. В.В. Давыдов в своей работе [3, с. 152] отмечает, что «знания человека находятся в единстве с его мыслительными операциями (абстрагированием, обобщением и гак далее). Поэтому правомерно рассматривать знания, с одной стороны. как результат мыслительных операций, который имплицитно содержит их в себе, а с другой - как процесс получения этого результата, в котором находит свое выражение функционирование мыслительных операций. Следовательно, вполне допустимо термином «знание» одновременно обозначать и результат мышления (отражение действительности). и процесс его получения (мыслительные операции)».
В процессе обучения студенты приобретают различные виды знаний - это и основные термины и понятия, без которых нельзя понять ни одного текста, ни одного высказывания; научные факты и факты повседневной действительности; основные законы науки, раскрывающие связи и отношения между разными объектами и явлениями действительности; теории, содержащие систему научных знаний той или иной предметной области; знания о способах деятельности, методах познания (методологические знания) и другие. Известно, что объем знаний, который надо усвоить студенту, постоянно растет. Поэтому важным умением для студента, а в будущем для специалиста, является умение самостоятельно учиться и приобретать знания. Это, в свою очередь, требует умения работать с печатными источниками, умения осуществлять поиск нужной информации с помощью современных информационных технологий, умения анализировать прорабатываемый материал, а колоссальный объем накопленных человечеством знаний ставят перед специалистом любой предметной области задачу их осмысления и систематизации. Именно осмысление позволяет человеку целенаправленно пополнять и использовать свои знания. Поэтому необходимо обучать приемам и способам работы с информацией.
необходимым для приобретения и формирования знаний.
Под приемами и способами работы с информацией будем понимать совокупность приемов и способов умственной и практической деятельности. Их номенклатура включает в себя анализ, синтез, сравнение, группировку, опорные пункты, мнемический план, классификацию, структурирование, систематизацию, схематизацию, аналогии, ассоциации, проектирование, формализацию, работу с информационными моделями.
При обучении приемам и способам работы с информацией необходимо учитывать, что умственные и практические действия могут находиться в следующих взаимоотношениях. Когда умственные действия возникают на основе практических действий, когда умственные действия осуществляются в неразрывной связи с практическими, когда возникновение умственной операции предшествует более сложному практическому действию.
Студенты в той или иной степени уже владеют рядом рассмотренных приемов и способов работы с информацией. Эго, как правило, анализ, синтез, абстрагирование, обобщение и некоторые другие. Но целена-правленно использовать эти приемы и способы студенты не умеют. Их использование происходит неосознанно, интуитивно. Следует развивать способности целенаправленного и осознанного использования в своей учебной и дальнейшей профессиональной деятельности всей совокупности умственных и практических действий работы с информацией.
Овладение приемами умственной деятельности предполагает четыре тесно связанных друг с другом момента: формирование потребности в рационализации мыслительной деятельности, знание общих правил, по которым надо действовать, практическую проверку этих действий и самоконтроль. Формирование хорошо отработанных и прочно закрепленных приемов составляет существенную сторону умственного развития студентов.
Сформулируем основные требования к организации учебной деятельности студентов по развитию приемов и способов работы с информацией. Это:
1) методы и приемы обучения, оценка его результатов должны стимулировать активную познавательную, а особенно мыслительную деятельность студента;
2) контроль хода обучения и оценка его результатов должны проводиться по умению использовать знания при анализе и оценке реальных систем и явлений, объяснению которых служат эти знания;
3) обучение должно включать овладение и развитие приемов и способов работы с информацией, необходимых для решения большого круга задач;
4) усвоение знаний по применению приемов и способов работы с информацией в результате их практического применения в учебной деятельности студента;
5) методика обучения должна строиться с учетом того, что прежде чем быть усвоенными, знания, умения и навыки должны пройти обработку во внешнем, материальном плане (на учебных моделях, чертежах, схемах и так далее) и только потом стать внутренним достоянием личности.
В условиях обучения с применением информационных технологий освоение учебного материала может быть организовано в виде проектирования базы знаний экспертных систем. Экспертная система - это компьютерная программа, использующая экспертные знания для решения задач в некоторой предметной области. База знаний - это компонент экспертной системы, в которой определенным способом представлены знания предметной области. Знание о предметной области включает описание объектов, их окружения, необходимых явлений, фактов и отношений между ними.
Решая проблему представления знаний в базе знаний экспертной системы, можно развивать приемы и способы работы с информацией, необходимые в современных условиях в учебной и профессиональной деятельности.
Создание базы знаний предполагает решение ряда взаимосвязанных проблем, одними из которых являются проблемы формализации и представления знаний. Гак, подготовка учебного материала в соответствии с этапами построения баз знаний будет выглядеть следующим образом.
Этап 1. Уточнение предметной области. На данном этапе выбирается конкретная тема по научной дисциплине, учебный материал которой надо представить в базе знаний.
Этап 2. Извлечение знании. На этом этапе происходит сбор материала по выбранной теме из доступных источников информации и извлечение знаний. Источниками фактов, понятий, законов являются имеющиеся знания разработчиков, учебники, справочники, материалы конкретных исследований в рассматриваемой предметной области.
При сборе материала для базы знаний активно формируется и развивается умение работать с учебной и научной литературой. При работе с материалом необходимо уметь выделять все понятия рассматриваемой темы с соответствующими определениями; излагать содержание основных научных понятий в строгой системе, учитывая их существенные взаимосвязи и взаимоотношения: формализо-вывать и четко структурировать рассматриваемый объем собираемого материала.
Этап 3. Структурирование знании. Этот этап необходим для выявления структуры собранного материала и имеющихся знаний разработчика по выбранной теме предметной области. Здесь определяются терминология, список основных понятий и их атрибутов, классифицируются понятия по их содержанию, устанавливаются логические связи и отношения между понятиями и так далее. Из вышесказанного следует, что материал, который входит в базу знаний, должен быть представлен системой. Поэтому при разработке учебного материала для представления его в базе знаний целесообразно применять системный анализ. В процессе структурирования материала сначала выстраивается иерархическая модель рассматриваемой темы, после чего определяются функциональные взаимосвязи между элементами. При выстраивании структуры модели собранного материала используются и развиваются такие приемы и способы работы с информацией как анализ, классификация, структурирование, систематизация, формализация, моделирование и другие.
Этап 4. Представление учебного материала в формальном виде. Формализованное предстаатение материала, отражающее выбранные концепции и взаимосвязи между
понятиями рассматриваемой темы, может быть реализовано в виде графа, таблицы, текста, структурно-логической схемы и/или другими наглядными способами. Наглядное представление материала позволяет судить о том, насколько собранный материал по данной теме целостен, взаимосвязан, обобщен, структурирован.
В соответствии с этими этапами работа с учебным материалом требует выделения всех необходимых понятий и определений, установления взаимосвязей между составляющими рассматриваемого учебного материала. определения связей с другим учебным материалом. Все это требует осознания сущности. что приводит к качественному и долговременному усвоению материала - его пониманию.
На основе комплексного анализа требований к конечному результату', к качеству и количеству учебного материала, подготовленного для представления его в базе знаний, в процессе построения базы знаний на всех его этапах наряду с общеизвестными и общепринятыми принципами развивающего обучения (принципы мотивации учебной деятельности, сознательности и активности, последовательности и систематичности, прочности и доступности, научности и связи теории с практикой и другие) следует использовать следующую систему методических принципов.
1. Принцип деятельностного подхода. При работе с учебным материалом студент осваивает его, выполняя ряд действий, необходимых для усвоения этого материала. К таким действиям относятся анализ учебного материала, группировка, структурирование, схематизация, аналогии и другие.
2. Принцип осознанности. Владея приемами и способами работы с учебной информацией. студенты осознанно применяют на практике приемы анализа, синтеза, группировки, структурирования, систематизации, схематизации, аналогий, ассоциаций, моделирования и других приемов при рассмотрении учебного материала.
3. Принцип системности. Применение системного анализа для структурирования учебного материала позволяет рассматривать его целиком. В результате выполняемых
действий происходит структурирование и систематизация знаний по теме.
4. Принцип индивидуальности. Каждый студент выполняет работу согласно своим способностям, знаниям, умениям и при этом выстраивает свою систему знаний в конкретной предметной области.
5. Принцип наглядности. Учебный материал представляется в формальном виде, при этом отражаются содержание и взаимосвязи входящих в него понятий.
6. Принцип универсальности. Действия, выполняемые при подготовке учебного материала для представления его в базе знаний, могут применяться при изучении материала других учебных предметов.
7. Принцип рефлексивности. Отработанные действия по подготовке учебног о материала для представления его в базе знаний студенты могут применять при самостоятельном изучении нового учебного материала или повторении пройденного.
Преподаватель играет важную роль в развитии целенаправленного использования в учебной деятельности имеющихся у студентов знаний, умений и навыков. Во время занятий преподаватель не только создает условия для восприятия и овладения учебной информацией, передает свои знания и формирует умения по их применению и использованию. но и обучает новым видам умственной и практической деятельности, новым приемам и способам работы с информацией, которые впоследствии можно будет использовать для усвоения новых знаний.
Закономерность процесса усвоения состоит в том, что новые знания не сразу воспринимаются студентом, приобретая системный характер, не сразу становятся обобщенными. Процесс усвоения нового знания проходит поочередно ряд этапов: целепола-гание. понимание, осмысление, запоминание, обобщение, систематизацию, структуризацию, формализацию, моделирование и практическое применение.
Организация аудиторных занятий преподавателем должна быть построена таким образом, чтобы студенты не только поняли учебный материал, но восприняли и осознали собственно эти этапы. Только в этом случае они смогут далее в самостоятельной работе с информацией (при освоении новых
знаний) строить свою умственную и практическую деятельность. Регулярная, осмысленная. целенаправленная аудиторная работа по этим этапам постепенно становится способом организации мышления студента.
Как уже отмечалось, в условиях обучения с применением компьютерных обучающих прог рамм освоение учебного материала может быть организовано преподавателем в виде проектирования студентами базы знаний. где собственно процесс создания базы знаний есть средство освоения данного учебного материала. То есть база знаний является в процессе обучения одновременно: объектом изучения, средством, моделью результата этого обучения. Поскольку каждый студент создает свою базу знаний, законченный им проект является, в некоторой степени, информационной моделью полученных им знаний.
Обучение приемам работы с учебной информацией начинается на основе уже известного учебного материала, который следует представить в виде структуры - совокупности устойчивых связей, обеспечивающих ее целостность. Работа по представлению учебного материала в структурном виде ведется в соответствии с этапами разработки базы знаний и применением системного анализа. Сначала преподаватель предлагает для разработки конкретную тему по профилирующему предмету по специальности. Следует выбирать тему, представляющую собой сложную целостную систему.
На втором этапе анализируется содержание и состав выбранной темы. В связи с тем. чго весь учебный материал должен быть представлен в виде системы, то обсуждается, из каких элементов и блоков должна состоять система и что они из себя могут представлять. Так как студенты уже имеют знания по конкретной теме, то в этом случае они сами выступают как эксперты в предметной области. В дальнейшей работе по представлению учебного материала для баз знаний источниками знаний могут служить другие преподаватели, учебники, справочники, материалы конкретных исследований в проблемной области и так далее. Работа с учебной и научной литературой способствует формированию и развитию приемов и способов работы с информацией, связанных с по-
иском (сбором) нужного материала, его обработкой. При этом активизируются такие умственные и практические действия как анализ, синтез, обобщение, абстрагирование, структурирование и другие, которые позволят студенту не заучивать, а анализировать рассматриваемый у чебный материал.
После обсуждения основных вопросов, которые будут отражены в базе знаний, происходит переход к следующему этапу -структурированию. Выявляется структура имеющихся (полу ченных) знаний о предметной области. На этом этапе происходит деление темы на блоки, блоков - на подблоки и далее до элементов (понятий, явлений, уравнений и тому подобное). Обращается внимание на то, что содержимое одного блока -это не содержание отдельных параграфов, глав или разделов учебников, и что названия блоков не должны соответствовать контрольным или экзаменационным вопросам. Во время этой работы на доске и в тетрадях студенты отображают каждый новый элемент структуры, то есть происходит постепенное наращивание системы. В результате получается вертикальное (иерархическое) соотношение блоков, подблоков и элементов выбранного учебного материала. Далее обращается внимание на то, что элементы системы связаны между собой не только иерархическими связями. Поэтому устанавливаются возможные функциональные связи между различными элементами, подблоками и блоками системы. Определяются системообразующие связи и системообразующие элементы, т. е. те связи и элементы, без которых не будет реализовываться целостность системы. Для установления связей системы с «внешней средой» определяются межпредметные связи. Итогом проделанной работы является представление учебного материала в формальном виде (например, в виде структурно-логической схемы), что соответствует последнему этапу построения базы знаний.
В результате такой работы ни одно понятие, закон, явление не остается без внимания. а следовательно, у чебный материал рассматривается целиком. Определяются взаимосвязи как между понятиями, определениями, так и между целыми разделами данной темы. Это одновременно и требует, и приводит к пониманию изучаемой предметной об-
ласти, что является определяющим для конструирования собственных знаний. У студентов вырабатываются умения выделять основные единицы учебного материала, формируются навыки работы с учебным материалом, направленные на раскрытие сущности рассматриваемого содержания. В процессе анализа темы происходит переход учебного материала с языка учебника (лекции) на язык собственного мышления, что повышает его осознанность, улучшается его системность. В результате такой работы происходит структурирование имеющихся знаний по теме.
После совместной работы с преподавателем каждому студенту предлагается самостоятельно проработать конкретную тему ранее изученного материала. При этом студентам, кроме создания структуры рассматриваемой темы, следует наполнить «теорией» каждый блок, то есть сформулировать четкие определения всех рассматриваемых понятий, установить порядок их изучения, указать связь с уже имеющимися знаниями. Результаты работы представляются в формализованном виде на бумаге и на компьютере, например, в виде гипертекста. Последовательность представления материала определяется иерархическими связями. Наличие функциональных связей между элементами системы позволяет установить гиперссылки при описании каждого элемента системы.
Студенты после проделанной работы: знают все существенные признаки и основные связи, которыми соединены между собой элементы проработанной темы учебного материала: выделяют главные, системообразующие связи; самостоятельно устанавливают связи между имеющимися и новыми знаниями; умеют выстраивать цепь рассуждений; компактно выражают свои знания (в формальном представлении); самостоятельно применяют имеющиеся умения и навыки работы с учебной информации в различных ситуациях.
Таким образом, предлагаемая технология организации учебного процесса способствует формированию у студентов системных знаний в данной предметной области.
Факты, сведения, теории, получаемые студентами на занятиях с преподавателем и при самостоятельной работе, дополняются логическими схемами и превращаются в систему знаний. В то же время работа студента с учебным материалом в процессе подготовки базы знаний способствует формированию у него системно-информационной картины мира. Это объясняется тем. как в процессе структурирования, формализации, систематизации и моделирования собранного и проработанного материала, он фактически строит, осознает и устанавливает роль и место конкретного факта, понятия, закона, отношения и в своем представлении создает свою информационную модель естественнонаучной картины мира.
1. Блюменау Д.И. Информация и информационный сервис. J1., 1989.
2. Гаврилова ТА., Червичская К.Р. Извлечение и структурирование знаний для экспертных систем. М., 1992.
3. Давыдов В В. Теория развивающего обучения. М.. 1996.
4. Дюк В., Самошенко A. Data mining: учебный курс. СПб., 2001.
5. Зимняя И.А. Педагогическая психология. М., 1999.
6. Конаржевский Ю.А. Система. Урок. Анализ. Псков, 1996.
7. Педагогика / Под ред. В.А. Сластенина, И.Ф. Исаева, А.И. Мищенко, Е.Н. Шиянова. М., 1997.
8. Подласый И.П. Педагогика. М., 1996.
9. Приобретение знаний / Осуга С., Саэки Ю., Судзуки X. и др. М., 1990.
10. Савельев А.Я., Токарева B.C.. Кольцова НЕ Представление учебной информации в экспертно-обучающей системе // Разработка и применение экспертно-обучаюших систем: Сб. науч. тр. М., 1989. С. 29-37.
11. Талызина Н.Ф. Управление процессом усвоения знаний. М., 1975.
12 .Шадриков В.Д. Психология деятельности и способности человека. М., 1996.
13.Шардаков М.Н. Мышление школьника. М., 1963.
Поступила в редакцию 15.08.2003.
