CC BY
165
Educational Technology & Society 4(1) 2001 ISSN 1436-4522
Моделирование учебной предметной области, или предметная модель обучаемого
ГА. Атанов
Донецкий открытый университет, Донецк, Украина [email protected]
Аннотация
.
,
,. обучаемого из всего множества предметных областей выделяет учебные
,,
..
,
,
компонента - структуру умений. Процедурная компонента определяет
,
.,
.
Ключевые слова
,,
,,
,,
.
Введение
Одной из главных задач высшей школы является разработка стандартов .
.
,.
,
различные стороны его состояния: знания, личностные характеристики,
.
Модель обучаемого является одним из центральных понятий современной .
.,
представления об обучаемом начали вырабатываться задолго до появления ,.
.
компьютерные технологии обучения дали новый импульс развитию этих ,, качественно новый уровень [Брусиловский ПЛ., 1992; Петрушин В.А., 1992; Dillenbourg, E., Self, J., 1992; Self, J., 1994; Wenger, E.,1987]. В настоящее время моделирование обучаемого является развивающимся направлением искусственного
,
,
,
знаний
,
моделирование обучаемого, или наши знания об обучаемом. Во-первых, это знания о том, каков обучаемый есть; во-вторых, знания о том, каким мы хотим его видеть; и,
, , .
.,
, , .
.
,
[Self, J., 1994; Wenger, E.,1987].
,, конечному состоянию назовем нормативной моделью обучаемого (рис.1).
Эти знания, как правило, многогранны. Сюда относятся, например,
,
,,
. . ,
.
,
.
Рис. 1. Схема нормативной модели обучаемого
, , ,
,,
.,
,,
,,
.,
,
.
определению возможных ошибок обучаемых чрезвычайно полезна с дидактической точки зрения (на ошибках учатся!); перечень же этих ошибок (желательно, с полной
), которую называют моделью ошибок [Brawn, J., Burton, R., 1978; Sleeman, D., 1982].
1. Пять компонент предметных знаний
Часть нормативной модели обучаемого, определяющую предметные знания, то есть знания по учебным предметам, назовем предметной моделью обучаемого [Атанов Г.А. и др. 1997; Аіапоу, в.А., еі а1., 1993]. Предметна модель обучаемого, таким образом, определяет смысловую сторону обучения предмету. В инженерии
знаний такие знания называют экспертными знаниями, или моделью предметной области . Предметная модель обучаемого выделяет из всего множества предметных областей учебные области, так что это - модель учебной предметной области, или
.,
,
,
. , , правило, не яв^штся таковыми в какой-либо иной предметной области. Кроме того, , , .
, , , предметных знаний на декларативные и процедурные представление [Уэно, X., Исидзука М.,1989; Петрушин В.А., 1992]. Первые представляют собой утверждения (факты) о свойствах объектов предметной области и отношениях между ними. Процедурные знания описывают порядок и характер преобразования объектов .,
,
.
.
Согласно деятельностной теории учения [Атанов ГА., 2001 Машбиц Е.И., 1988], ,
.
,.
,.
(,
), . ,
,
.
.
.
Очень важно, особенно дга ^ебного материала, установить его структуру. Ибо
-
.
построении предметной модели обучаемого должно быть установление структуры .
.
-,
знания. Это обычно делается перечислением тем, тематически. Перечень тем, ,. ,, ,, ., ,.
,
(девдаративные знания, например, определения, следствия, выводы), так и ( , , , ).
.
,
обучаемого, состоящая го тематической, семантической, процедурной, операционной
( . 2).
кафедре общей физики и дидактики физики Донецкого государственного университета [Атанов Г.А. и др. 1997; Атанов Г.А.. и др.,1993; А1апоу в.А. е1 а1. 1993; Агапоу, в.А., Ейш, Т.1., 1997].
Рис. 2. Схема предметной модели обучаемого
2. Тематическая предметная модель обучаемого
Тематическая предметная модель обучаемого известна с незапамятных времен, по сути дела, - это привычная всем программа читаемого курса. Она строится именно по тематическому принципу, в ней перечисляются разделы и темы, .
общую структуру курса. При этом возможна детализация различной степени, но все-таки всегда это не сами предметные знания, не их содержание, а их названия. По сути , , ,
.. ,.
Это естественная и удобная для планирования и организации учебного . , , подготовка любого учебного курса начинается с ее создания (то есть с создания программы курса). Однако она излишне общая для того, чтобы ее использовать для .
,
, , . Ее стали усложнять, добавим перечни практических, семинарских занятий, .
,
ЗУН’ы - знания, умения, навыки, освоение и формирование которых предполагалось программой. Однако это был чисто механический шаг, так как и в знания, и в умения вкладывался все тот же тематический смысл. Приведем наглядный пример. Знать: теорему Пифагора (законы Ньютона, давила дифференцирования, ...); уметь: применять теорему Пифагора (законы Ньютона, правила дифференцирования, .).
,
,.
документом по каждой специальности является Образовательная профессиональная ( ),
.
.,
,
.
имеем дело с общими фразами, а то и банальностями. Например, в ОПП по
психологии (1998 год) указано, что специалист-психолог по курсу педагогической
( ):
- выполнять психологический анализ различных форм проведения занятий, в частности, урока;
- исследовать с помощью методов педагогической психологии отдельные
;
-
.
,,
.
, , , , . ,
.
,
.
,.
При обучении какой-либо определенной дисциплине такой подход (знать -). понятие уметь применять, и ответ типа «да/нет» не дает никакой пищи для .
, ( ).
.
,
.
3. Функциональная предметная модель обучаемого
,
обучаемого - это не сами предметные знания. Она показывает, какую роль играют те
.же, как и тематическая модель, метазнания. Они имеют определенную структуру по ,. ,, существуют общие для всех предметов рубрики, например, понятия, свойства.
,
.,
предметов, объединяемых по какому-либо признаку. Например, для физических курсов нами выделены такие рубрики: понятия, формулировки, законы, свойства, следствия, выводы, дичины, формулы, равнения, модели, методики, алгоритмы [Атанов ГА. и др., 1997; Л1апоу, в.Л. е1 а1., 1993]. Рубрики имеют наполнение,
.
Функциональная предметная модель позволяет в необходимой степени ,.
, . . - .
.
( ):
1. : , , , температура, плотность концентрация, вдеальный газ,
,,
, , ;
2. Формулировки и следствия: закона Паскаля, закона Архимеда,
;
3. : , ,
;
4. Формулы: средней длины свободного пробега, коэффициентов
теплопроводности, диффузии, вязкости, внутренней энергии идеального
;
5. Свойства: газов в соответствии с их моделями; изопроцессов; цикла
;.
4. Семантическая предметная модель обучаемого
,.
.
.
,
две части [Машбиц Е.И., 1988]. К первой части относится информация,
непосредственно составляющая содержание предмета, предметные знания, или СОД-
1. - -2 - , -1 ( ,
, , , , ), -1 ,
технике, в жизни и т.п.
(
учебниках) выделяет первичный материал наблюдений а, систему научных понятий Р, субъективные взгляды автора и результат его личного опыта у, а также некоторые «общие места» или «воду» 5 [Гаврилова ТА., Червинская К.Р., 1992]. В соответствии с этим можно говорить о наличии в учебниках наряду с СОД-1 и СОД-2 также СОД-3, , , 5 . .« ».
, -3
,,
.
, -1 ,.
,,
,.
4.1. Семантические факты
Семантические знания представляют собой декларативную компоненту ,,
( ). , основе учебника построить некоторую формализованную семантическую ( ) ,
.
Общие вопросы представления фактов в обучении рассмотрены в работах [Атанов ГА., Пустынникова И.Н., 1997., Л1апоу, в.Л., Рш1упшкоуа, 1.К, 1997]. По
,
, . , которые, выступая в различных отношениях, и образуют факты сложные. Например,
«
», , ,
,
:
1. ,
2. ,
3. .
Приведенные факты уже не разлагаются на более простые и поэтому
., предметного смысла, или семантики, не имеют. Предметный смысл возникает только ,.
, , . -, ,.
Семантическим фактом является приведенное выше определение .,
семантический факт. Однако семантические факты - это не только определение, они
.,
.
.
«,
,»
, , . ,
:
1. ;
2. ;
3. ;
4. ;
5. , ;
6. некоторые периоды называются сенситивными.
,, фактов несут предметную семантическую нагрузку, т.е. сами являются семантическими фактами. Это элементарные семантические факты. Тагам образом,
.
,
;,
.
, , ,
законы, теоремы, выводы, причины, следствия, свойства, признаки, модели и т.д. и ..
4.2.
,
,.
.,
конспект - это полный набор мыслей предметной области. Изданный отдельно, он
,,
. , .
.
.,
,,
.
.
высказывание имеет номер, состоящий из двух частей, разделенных точкой. Первая
- , , часть - его номер в данном разделе. Кроме того, номера также стоят после высказываний. Это номера других высказываний, от которых данное зависит,
,.
, , , данном высказывании, и более сложными, глубокими, например, связь причины и . , , ,
,
.
.
.
Инерциальные системы отсчета
1. Неинерциальные системы отсчета движутся относительно инерциалъных с ускорением (1.4;1.6;2.27).
2. При описании движения тела в неинерциалъной системе отсчета можно использовать уравнение П закона Ньютона, если от действующих сил вычесть произведение массы тела на разность его ускорений в инерциальной и неинерциалъной системах отсчета (1.16;2.2;2.27;2.31;6.1).
3. Произведение массы тела на разность его ускорений в инерциальной и неинерциалъной системах, взятое со знаком "минус", называют силой инерции (1.18;2.2;6.1).
4.
,
системах отсчета (2.27;2.31;6.1;6.3).
5. Зависимость сил инерции от массы делает их эквивалентными силам тяготения (2.5;6.3).
6. , , называют центробежной силой инерции (1.4;4.3;6.3).
7.
угловой скорости на расстояние от центра массы тела до оси вращения системы отсчета (1.26;4.3;4.6;6.6).
8.
возникает сила инерции Кориолиса (1.4;4.3;6.3).
9. Сила Кориолиса пропорциональна произведению скорости точки во вращающейся системе отсчета (относительной скорости) на угловую скорость этой системы (1.5;6.8).
,
( ), 1 ( ), 2 ( ), 4 ( ).
()
1973 . ;
приведен в учебном пособии [Атанов ГА., 1992]. Под руководством автора группой преподавателей кафедры общей физики и дидактики физики Донецкого государственного университета был разработан семантический конспект по всему курсу общей физики [Атанов и др, 1993].
,
.,
,,
,
.,
,.
этом "вь^шваемость" знаний существенно возрастает. Некоторые разделы курса, не
,
,
.
,-
.
( - ),
, . . ,
, , , составляют СОД-2.
,,
. - ,
; - ,
.
-
.открытого типа. Осталось пропустить в высказывании какое-либо ключевое слово - и .. по определенной теме (в среднем 2-3), в начале очередной лекции я раздавал
.3 -. это трудно сделать! Ведь надо было восстановить смысл. Выручить в этой ситуации
( , )
,. обучающих системах тестовое задание открытого типа получило название активной
подсказки и оказалось чрезвычайно эффективным средством организации
ориентировочной части деятельности [Атанов ГА., 2001; Атанов ГА., Локтюшин В .В., 2000].
,-( ). .
,
,.
,, ., некорректно сформулированы многие понятия и положения в учебниках и другой
.
,,
.
Можно сформулировать следующие принципы создания семантического :
1. .
;
2. .
;
3. .
,;
4. .
.
,;
5. .
;
6. .
простейшим семантическим фактом и выражать одну единственную
;
7. .
,
;
8. .
,
;
9. .
.
5. Процедурная предметная модель обучаемого
,
.
,
. - ,
.
знания описывают принципы и порядок преобразования объектов предметной области. Это могут быть алгоритмы, методики, инструкции, стратегии принятия решений. Их часто называют правилами и, тагам образом, о декларативных и
;,
по сути дела, также являются правилами, поскольку определяют, задают отношения
,
.;
продукционных правил [Атанов ГА., Пустынникова ИЛ., 1997; Л1апоу, в.Л., Рш1упшкоуа, 1.К, 1997]. Тагам образом, и процедурные, и декларативные знания
,.
-.
,
,,
.
,
.
, , ,
преобразования [Уэно, X., Исвдзука М., 1989; Атанов Г.А., ПустынниковаИ.Н., 1997; Л1апоу, в.Л., Рш1упшкоуа, 1.К, 1997]. Для пояснения этого положения рассмотрим определение материальной точки: (Материтъная точка - это тело, размерами которого можно пренебречь в данных условиях». Это семантический факт, который
:
1. ;
2. .
.,
.
.
,, -. предикаты определяются все понятия, которые являются моделями. В физике это, например, абсолютно твердое тело, несжимаемая жидкость, вдеальный газ, источник тока, колебательный контур и т.п. Всего в курсе общей физики нами выделена 51 .
,
, ( ). может служить следующий семантический факт: «Скорость находится как
».
,
.,
которые состоят больше, чем го одного высказывания, одной фразы. Это рецепты, инструкции, алгоритмы, методики, стратегии принятия решения. Список этих элементов знания и представляет собой процедурную предметную модель . 58
..
:
- нахождение (на^имер, скорости по заданному закону движения, закона
);
- ( ,
);
- ;
- ( ,
);
- ( , );
- ( , - - );
- ( ,
);
- ( ,
);
- ( , );
- ( , );
- .
- , ,
:
- измерение физических величин (на^имер, давления, температуры);
- ;
-
( , ).
- ,
ориентировочных основ действий [Атанов ГА., 2001]. Они реализуются .
6. Операционная предметная модель обучаемого
,
представляет собой некоторый список умений. Здесь слезет заметить, что, как это
,
(,
).
,-
,
умений [Атанов ГА., 2001; Атанов Г.А., Эфрос Т.И., 1997; Л1апоу, в.Л., Бйш, Т.1., 1997]. Эти блога составляют следующие умения:
;
- ;
- ;
- ;
- .
В предложенной системе системообразующим фактором является
.
являются целью обучения, а после того, как они трансформируются в навык, т.е.
,
,-
.
Базовые умения имеют самый общий смысл и определяются человеческой .,
( ) . .,
.
,,
. , ,
,.
.
, ( )
.(
остальных блоков) имеют определенную структуру по горизонтали, т.е. являются
сложными, или составными, умениями, и для их усвоения необходим широкий
спектр умений более низких уровней: базовых, методологических, общих,
.
,,
,,
.:
- ;
-
;
- ;
- ,
;
- ;
- ;
- ;
- ;
-
;
- ;
- .
,,
.
:
-
;
- ;
- ;
- ;
- ,
;
-
величинами, взаимодействие элементов различных структур;...
, , .
,:
- ;
- ;
- ;
- ;
;
- ;
-
;
- ;
- ;
- ;
- устанавливать связь между задачами, которые решатся одним методом.
,
:
- , ;
- , ;
-
;
- ,
.
,,
,:
- ( );
- ( );
- ( );
- анализировать (условие задачи) (базовое);
- абстрагироваться условий) (методологическое);
- ( ) ( );
- отделять существенное от несущественного (вести поиск решения) ( );
- ( величины) (общее);
- ( );
- ( );
- ( ).
Набор таких подготавливающих умений может быть получен для каждого
. , , ; ,
,.
пирамидальная семантическая сеть [Гладун В Л., 1994] - пирамида умений.
В соответствии с содержанием учебного материала по всем разделам общей
: , , , , , , , , , выбирать, учитывать, представлять, переходить, разлагать, составлять, обобщать, , , , .
.
:
- ;
- ;
- определять число степеней свободы и молекулярную массу молекул газа и смеси газов;
-
;
- ;
- находить средние значения физических величин.
Экспериментальные умения разделены на следующие:
- измерять различные величины (на^имер, давление, температуру, коэффициент теплопроводности);
-
( , , , );
- другие умения (на^имер, наблюдать явления, самостоятельно
,,
).
Заключение
Предложенное предметное моделирование обучаемого открывает новые
.:
,
,;
;
,,
детальной диагностики знаний и, главное, умений; разрабатывать новые виды .
Литература
[Атанов ГА., 1992] Атанов Г А. Газовая динамика. - Киев: Выща школа, 1992. [Атанов ГА., 2001] Атанов ГА. Деятельностный подход в обучении. - Донецк: ЕАИ-^есс, 2001.
[Атанов Г.А. и др.,1993] Программированный опорный конспект по физике, Г А. Атанов, Т.Д. Белая, Б.И. Бешевли и др. - Киев: НМК ВО, 1993.
[Атанов Г.А. и др. 1997] Атанов ГА., Мартынович Н.Н., Семко АЛ., Токий В.В.
-
: . . . . . . Г А. Атанов. - Донецк: ДонГУ, 1997. - С. 112-120.
[Атанов ГА., Локтюшнн В.В., 2000] Атанов ГА., Локтюшин В.В., Оганизация -// Educational technology & Society - 2000 - V. 3 -N 2.- c.118-125. - ISSN 1436-4522. [Атанов ГА., Пустынникова ИЛ., 1997] Атанов ГА., Пустынникова ИЛ.
-
- , 2, 1997.- . 29-40.
[ . ., . ., 1997] . ., . .
обучении - Современные проблемы дидактики высшей школы: Сб. избран. трудов
Междунар. конф./ Отв. ред. ГА. Атанов. - Донецк: ДонГУ, 1997.- С.100-111.
[ . ., 1992] . . -
кибернетика, № 5, 1992. - С. 97-119.
[Гаврилова ТА., Червинская К.Р., 1992] Гаврилова ТА., Червинская КР. Извлечение и структурирование знаний для экспертных систем. - М.: Радио и связь, 1992.
[Гладун В.П., 1994] Гладун В Л. Процессы формирования новых знаний. - София:
6, 1994.
[Машбиц ЕЛ, 1988] Машбиц ЕЛ. Психолого-педагогические проблемы
компьютеризации обучения. - Москва: Педагогика, 1988.
[Петрушин B.A., 1992] Петрушин ВА. Экспертно-об^^щие системы. - Киев: , 1992.
[ , ., ., 1989] : . ,
Под ред. X. Уэно, М. Исвдзука. - М.: Мир, 1989.
[Atanov, G.A., Efros, T.I., 1997] Atanov, G.A., Efros, T.I. System of skills in instruction as a part of the learner model//Proceedings of the Intern. Conference on Computer Assistant Learning CAL-97. UK, Exeter, 1997.- P.369-372.
[Atanov, G.A. et. al., 1993] Atanov, G.A., Martynovitch, N.N., Tokiy, V.V. The Program of the Physics Course as a Student Model, Proceedings of the Intern. Conference on Computer Technologies in Education ICCTE'93. - Kiev, Ukraine, 1993.- P.138.
[Atanov, G.A., Pustynnikova, I.N, 1997] Atanov G. A., Pustynnikova I. N. Representation and Structuring of Domain Knowledge by the Semantic Networks and Productions Methods.Proc. of the 8th Intern. PEG Conference: Meeting the Challenge of the New Technologies. - Sozopol, Bulgaria, 1997.-P.392 - 393.
[Brown, J., Burton, R., 1978] Brown J., Burton R. Diagnostic models for procedural bugs in basic mathematical skills, Cognitive Science, № 2, 1978. -P.155-192.
[Dillenbourg, E., Self, J., 1992] Dillenbourg, E., Self, J. Framework for Learner Modelling, Interactive Learning Environments, Vol.2, Issue 2, 1992.- P.lll-137.
[Self J, 1994] Self, J. Dynamics of Learner Models, Artificial Intelligence and Education. -Amsterdam: IOS, 1994.
[Sleeman, D., 1982] Sleeman, D. Assessing aspects of competence in basic algebra, Intelligent Tutoring Systems. - New York: Academic Press, 1982.-P.185-199.
[Wenger, E., 1987] Wenger E. Artificial intelligence and tutoring systems. Computational approaches to the communication of knowledge. - Los Altos: Morgan Kaufmann, 1987.
