Проблема разработки среды опережающего обучения Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

Educational Technology & Society 12(2) 2009

ISSN 1436-4522

Проблема разработки среды опережающего обучения

Н.К.Нуриев

профессор, д.п.н., заведующий кафедрой информатики и прикладной математики, Казанский государственный технологический университет, ул. К.Маркса, 68, г. Казань, 420015, (843)2314119 [email protected]

Л.Н. Журбенко профессор кафедры высшей математики,

Казанский государственный технологический университет, ул. К.Маркса, 68, г. Казань, 420015, (843)2314119 [email protected]

С. Д. Старыгина зав. лабораторией САПР, к.п.н.,

Казанский государственный технологический университет, ул. К.Маркса, 68, г. Казань, 420015, (843)2314170 svetacd [email protected]

Аннотация

Информационная глобализация общества привела к тому, что самый лучший педагог не может создать среду опережающего обучения без Web-поддержки. Сеть играет роль постоянно развивающейся глобальной базы знаний. Виртуальный кабинет преподавателя (ВКП) необходимая среда для развития современного инженера, а достаточность во многом зависит от того как спроектирован этот кабинет и как с помощью него организован процесс подготовки.

Information globalisation of a society has led to that the best teacher cannot create the environment of advancing training without Web-support. The network plays a role of constantly developing global knowledge base. The virtual office of the teacher the necessary environment for development of the modern engineer, and sufficiency in many respects depends on that as this office and as by means of it preparation process is organised is designed.

Ключевые слова

модель подготовки в МКФ, квалиметричеотая шкала подготовки, виртуальный кабинет преподавателя, образовательные системы, Web1, Web2, Web3 preparation model in a competent format, a metric scale of preparation, a virtual office of the teacher, educational systems, Web1, Web2, Web3

Очевидно, современные системы обучения должны быть опережающими.

Суть организации опережающего обучения состоит:

1. в обеспечении дидактической системы в актуальном режиме опережающими знаниями, исходя из достижений науки;

2. в подготовке инженера, способного с опорой на эти знания создавать новые знания и инновационный продукт.

Разумеется, критерии оценки качества владения компетенцией у студента подготавливаемого в среде опережающего обучения должны быть:

1. Социально-значимыми (например, показатели производительности труда в решении проблем требуемой сложности).

2. Численными (в шкале отношений).

3. Надежными, т. е. определенное состояние в шкале качества подготовки гарантирует решение проблем определенной сложности с надежностью Р (например, Р=0,95) означает, что будущий инженер гарантировано решает проблемы до определенной сложности с надежностью 95%.

Перечисленным требованиям к шкале оценки качества подготовки соответствует шкала качества владения компетенцией (шкала КВК).

На рис. 1 выделены характеризующие качество подготовки параметры <А, В, С, РО, СЫЬ>. На основе этих параметров организуется многомерная квалиметрическая шкала КВК (шкала качества владения компетенцией) [1-3].

і

*

V

ПК - способности

Ф о рмализац ионные способности А (час/раб)

В (час/раб/ кКонструктивные способности

Ь(2)

Исполнителськие способности С (час/раб)

*

»

%

V

РОЬ(%) Полнота владения знаниями

Рис. 1. Комплекс параметров, характеризующих развитие инженера, организованных в шкалу КВК

Шкала КВК в системе подготовки инженеров является системообразующей, т.е. вся система подготовки в метрическом компетентностном формате (МКФ) «работает» на достижение цели. Цель подготовки по шкале КВК довести (путем подготовки в среде опережающего обучения) штрих профиль состояния обучающегося до сплошного профиля. Причем, будущий инженер, доведенный до профиля целеполагания с большой надежностью способен решать проблемы требуемой сложности, т.е. он достиг требуемого уровня качества подготовки.

В настоящий момент среда опережающего обучения (СОО) не может не опираться на ШеЬ-сеть, как на глобальную базу знаний, из которой будущий инженер берет и внедряет знания (рис. 2). В какой-то постановке ВКП превращается в профессиональный кабинет, с которым инженер должн поддерживать связь всю жизнь, исходя из принципа «образование через всю жизнь», т.е. вся система повышения квалификации должна быть, связана с этим виртуальным кабинетом. Этот виртуальный кабинет назовем виртуальным кабинетом преподавателя (ВКП).

Рис. 2. Модель организации среды опережающего обучения

Таким образом, ВКП - это инструментальное средство преподавателя, с помощью которого он ведет подготовку будущих инженеров. Этот инструмент можно использовать при различных (от очных до дистанционных) форм обучения. Очевидно, чем совершеннее будет спроектирован ВКП, тем эффективнее будут

значения показателей его эффективности в процессе подготовки. В целом, этот инструмент предназначен для корпоративной работы в диапазоне: в худшем случае это полезный электронный вариант (аналог) книги, а в лучшем - это интерактивная виртуальная среда обучения в сотрудничестве. Таким образом, от формы, структуры организации содержания (формата) и самого содержания ВКП зависят значения показателей его возможной эффективности. При организации ВКП складывается следующая ситуация, т.е. имеется (рис. 3):

1. Шаблон (оболочка) виртуального кабинета в какой-то системе дистанционного образования (MOODLE, SAKAI , ATutor, LAMS, ...) [4 -6].

2. Структурированный учебный материал определенной дисциплины (тексты лекций, задач, контрольных вопросов и т. д.).

3. Разработанная методика (как правило, «живого» обучения) организации учебной деятельности, т.е. методика изложения лекций, организации и проведения практических и лабораторных занятий, техники оценки результатов подготовки.

Рис. 3. Модель ситуации при организации ВКП

Разумеется, трудоемкость создания ВКП с низкими и высокими значениями показателей эффективности значимо различаются. На рис. 4. приводится экспертные оценки трудоемкости создания ВКП различных форматов.

Рис. 4. Экспертные оценки трудоемкостей создания ВКП различных форматов

Создание ВКП с высокими значениями показателей эффективности является одной из сложнейших проблем современной дидактики, т.е. от того, хорошая или плохая построена дидактическая машина (ВКП) зависит качество подготовки инженера.

Эффективные ВКП, как автоматизированные системы подготовки,

одновременно опираются на достижения методологии инженерной деятельности и методологию подготовки инженерной деятельности (рис. 5).

Рис. 5. Методологическая база построения эффективных ВКП

На рис. 6 приводится модель организации среды опережающего обучения.

Реализация среды обучения и оценка ээфективностн

Инструментальные средства взаимодействия СРЕДА ОБУЧЕНИЯ Инструментальные средства взаимодействия

Модель подготовки инженера в м? тр иче с к ом компетентностном фор >пте (МКФ) развернутая в оболочке MOODLE

себ-конфер енцня, снс тепа обмена сообщениями, рассылка таедомленнн, анкета, ЧАТ, себ-конфер енцня, снс тега обмена сообщениями, рассылка уіедомленкн, анкета, ЧАТ,

практическое пр еде т авлен ие учеб но г о ьтатернала

и организация процесса в среде обучения

Специально р азр аботанный ф ар мат представ .тения учебного матер нага, обес печнвающин быстр ое развитие проектно констр уктивных способностей и освоению знаний

Специально разработанная техно Л) г ия по дг отовки, г ар антнр угощая достижение требjT?M)ro качества овладения компетенцией

Теор етическая ос нова

КЬмпетентностный подход

Идея - за время обучения овладение компетенцией вострвбованного в социум® качества, т.е. качества достаточного для р ешения про фес сиональных проблем

Специально разработанная кватшметрическая шкала - системі монитор инг а зар азвитием гф оектно коне труктивных с пособностей и освоения знаний в процессе подготовки

ор ганнзацни ф еды общения

Метр ичес кий компетентностный по дход Идея - р азвитие Гф оек тно-констр уктивных способностей до требуем) г о уровня овладения знаниями в требуемых объектах достаточньгх для надежного решения профессиональных проблем

Теория социального конструктивиздга

Идея - обучаться чдэез обучения друг их

Теор ия коннективизма

Идея - сагшстоягелыгае конструирование знаний на базе знаний в сети

Проект но-деятельностный подход Идея - обучение в процессе организованной гф оек тно-констр уктивной деятельности по созданию продукта

Формализация принципа прнродосо образности

Пр еде тавтвние учебного >птериала и организация учебной деятельности в виртуальной среде обучения через фирмы и техноллин наиболее близкие к фор гупм и процессам непосредственного общения преподаватель-обучающийся

Рис. б. Модель среды опережающего обучения

В контексте проектирования среды опережающего обучения в качестве «элемента» СОО выступает учебная дисциплина. Причем, в модели подготовки в МКФ учебная дисциплина - это проект организации учебной деятельности с целью развития проектно-конструктивных ПК (АВС) способностей и освоения в полноте (параметр POL) и целостности (параметр CHL) знаний.

Организованная учебная деятельность в рамках дисциплины регламентируется ГОС ВПО. Таким образом, дисциплина является частью среды опережающего обучения и средством достижения цели (рис. 7). Исходя из этого, дисциплина сама должна быть все время в развитии, т.е. в проектировании.

а

>о

С

Рис. 7. Среда обучения, как модель среды профессиональной деятельности

Проектирование учебной дисциплины в рамках модели подготовки в МКФ происходит по спиральной схеме развития. При этом развитие дисциплины происходит дискретно через разработку версий (версия 1, версия 2, версия 3, ...), т.е. вначале преподавателем создается и эксплуатируется версия 1 дисциплины. По мере развития научной, экономической, социальной сферы на базе версии 1 актуализируется версия 2 и т.д. (рис. 6). Разумеется, этот процесс продолжается до тех пор, пока «умещается» в рамки регламентации ГОС ВПО. В противном случае, дисциплина начинает делиться на несколько дисциплин. Рассмотрим развитие состояний системы подготовки в МКФ по мере разработки версий (рис. 6).

Рис. 6. Схема развития учебной дисциплины в модели подготовки в МКФ в рамках регламентации ГОС ВПО

Таким образом, в процессе развития учебная дисциплина проходит фазы эксплуатации, актуализации, построения и испытания.

В фазе эксплуатации, формы представления, содержания учебного материала, а также процесс (технология) подготовки остается неизменной.

По мере развития социально-экономической среды и в свете новых научных достижений, конкретная версия дисциплины начинает «стареть» и требуется ее актуализация.

В фазе актуализации происходят процессы обновления формы представления и содержания учебного материала (база знаний, база вопросов диагностики

состояния качества подготовки, база проблем), а также совершенствуются процессы сотрудничества (появляются новые организованные формы технологии и средства организации автоматизации).

В целом, постепенно накопленные в фазах эксплуатации и актуализации (в основном количественные изменения) вызывают необходимость построения качественно новой версии системы подготовки, которая реализуется в фазе построения. Итак, в фазе построения проектируется качественно новая система подготовки, разумеется, с более высокими значениями показателей эффективности.

В фазе испытания, как правило, в эксплуатации находятся сразу две версии системы подготовки («родившаяся» новая версия и «старая» эксплуатируемая версия). По ходу испытания в новой версии устраняются замеченные недостатки, и эта версия становится главной версией, поддерживающей учебный процесс, т. е. переходит относительно стационарную фазу эксплуатации, а затем процесс смены версий повторяется.

Проектирование версии учебной дисциплины при подготовке инженеров в МКФ

При крупноплановом рассмотрении проектирования версии учебной дисциплины состоит из трех этапов (рис. 7).

1 Этап 1. Разработка требований

к системе подготовки в МКФ Возвраты на уточнение и

1 Г разработку

2 Этап 2. Эскизное (концептуальное) проектирование дисциплины

(построение модели подготовки по дисциплины)

1 Г

Этап 3. Развертывание

3 дисциплины в рамках оболочки

дистанционной образовательной

системы

Рис.7. Схема проектирования дисциплины

ЭТАП 1. Разработка требований к системе подготовки в МКФ.

Пункт 1. Разработка формализованной системы социально-значимых требований к качеству подготовки будущих инженеров в рамках ФГОС ВПО и цели подготовки.

Пункт 2. Разработка требований к организации, к проведению учебной деятельности для подготовки инженеров требуемого качества:

2.1. требования к структуре организации и к содержанию учебного материала;

2.2. требования к процессу организации и проведению учебных занятий.

Разумеется, каждый этап состоит из последовательности пунктов.

Пункт 3. Разработка требований к валидации и надежности системы диагностики с целью обеспечения требуемого качества и конкурентоспособности при массовой подготовке инженеров по определенному направлению.

ЭТАП 2. Эскизное (макетное) проектирование дисциплины.

Пункт 1. Проектирование многомерной квалиметрической шкалы.

^ проектирование квалиметрической шкалы оценки качества подготовки;

^ проектирование квалиметрической шкалы оценки конкуретноспособности будущего инженера.

Пункт 2. Проектирование структуры, содержания и технологии подготовки дисциплины.

2.1. проектирование структуры и содержания дисциплины как информационной модели предметной области;

2.2. проектирование технологии подготовки как деятельностной модели предметной области.

ЭТАП 3. Развертывание дисциплины в рамках оболочки дистанционной системы.

Развернутая дисциплина в рамках оболочки дидактического образования имеет следующую структуру (рис. 8).

Рис. 8. Структура организации дисциплины в оболочке МООБЬЕ

Главное требование к оболочке дистанционного образования заключается в том, чтобы оболочка не стала «тесной» для организации виртуальной среды обучения, т. е. в оболочке должно быть заложено достаточное количество инструментальных средств, чтобы полномасштабно поддерживать процесс подготовки инженеров. Конкретно в работе рассматривается оболочка среды обучения МООБЬЕ.

На рис. 9 приводится ситуация развития этих двух процессов.

На актуальный момент развития системы подготовки в МКФ развернута в оболочке МООБЬЕ версии 1.9.5 (рис. 10).

модульная объектно-ориентированная динамическая учебная среда

\Veb3

(обучаться б адаптивной срсдс: среда “узнает4 общающегося)

/Ч

\\о Ь 2

(обучаться череї обучение других)

:/\ 5

\УсЬ 1 (обучаться чсрсі чтение книги в электронном

фОрМіїїе)

фирма

Рис. 9. Модель развития системы подготовки и оболочки

Рис. 10. Развернутая модель подготовки в МКФ в МООБЬЕ версия 1.9

На базе (база знаний, база проблем) представленных учебных материалов и инструментальных средств (чат, тесты, виртуальных конференций и т.д.) системы МООБЬЕ организуется обучение, которое реализуется по следующему технологическому маршруту (рис. 11).

Учебная дисциплина

ли'*1

внешней

Дея ге

£

8

х

-О

Ч

ы

н

*

и

*

*

х

а

ы

X

и

I

№

&

М

н

и

£

3

-о

н

и

О

Я

-о

и

н

*

ы1

Ч|

«I

*

X

X

ы

о.

н

X

и

проходит от 0 до©

Пр актический учебный материал Р0 < Р1 < Р2 < . . .

Теоретический учебный

^комтрукт^

материал

„оеЧ ____ - 'Л/ ,

4В *^сч0

/V /\ №\

V /. V Ч г>.

! 111 V I / / /

%Й В трб^'’1^

Рис. 11. Модель технологического маршрута подготовки в МКФ

Значение показателей эффективности подготовки в МКФ во многом зависит от интенсивности организации обратной связи, т. е. интенсивности общения преподаватель-обучающийся.

В рамках среды МООБЬЕ это лучше всего реализовать по методу Портфолио (рис. 12).

Комментарий. Технология «Портфолио» - это способ фиксирования, накопления и аутентичного оценивания индивидуальных образовательных результатов ученика в определенный период его обучения. Портфолио позволяет учитывать результаты в разнообразных видах деятельности: учебной, творческой, социальной,

коммуникативной. Портфолио нечто большее, чем просто папка ученических работ;

это - заранее спланированная и специально организованная индивидуальная подборка материалов и документов, которая демонстрирует усилия, динамику и достижения ученика в различных областях; поэтому, конечную цель учебного портфолио многие авторы видят в доказательстве прогресса обучения по результатам учебной деятельности.

Педагогическая идея портфолио предполагает:

^ смещение акцента с недостатков знаний и умений учащихся, на конкретные достижения по данной теме, разделу, предмету;

интеграцию количественной и качественной оценок; доминирование самооценки по отношению ко внешней оценке.

Технология «Портфолио» помогает решить следующие педагогические

задачи:

1. поддерживать высокую учебную мотивацию школьников;

2. формировать умение учиться - ставить цели, планировать и организовывать собственную учебную деятельность;

3. поощрять их активность и самостоятельность, расширять возможности обучения и самообучения;

4. развивать навыки рефлексивной и оценочной деятельности учащихся, формировать адекватную самооценку;

5. содействовать персонализации образования; определять количественные и качественные индивидуальные достижения;

6. создавать предпосылки и возможности для успешной социализации выпускников.

Рис. 12. Модель организации обратной связи - метод Портфолио

В зависимости от конкретных целей обучения выбирается тип портфолио:

•S портфолио документов;

•S портфолио достижений;

•S рефлексивный портфолио; кроме того, возможны комбинированные варианты, соответствующие поставленной цели.

Для придания портфолио упорядоченности и удобства при пользовании заинтересованными лицами: учителями, родителями, одноклассниками,

администрацией и др. портфолио должен включать три обязательных элемента:

1. Сопроводительное письмо владельца портфолио с описанием цели, предназначения и краткого описания данного документа.

2. Содержание портфолио с перечислением его основных элементов (artifacts).

3. Самоанализ и прогноз или план на будущее.

Создание единых европейский образцов портфолио, например «Европейский языковой портфолио», принятый советом Европы, соответствует основным направлениям Болонского процесса, к которому Россия присоединилась в 2004 году.

Таким образом, портфолио является современной эффективной формой оценивания, дополняет традиционные контрольно-оценочные средства, направленные на проверку репродуктивного уровня усвоения информации, фактологических и алгоритмических знаний и умений, включая экзамены, и может в перспективе стать реальной альтернативой традиционным формам оценивания.

На рис. 13 приводится структура организации системы МООБЬЕ в

образовательном пространстве КГТУ вместе с поддерживающими систему специалистами.

На рис. 14, 15 приводятся структура организации дисциплины

«Проектирование информационных систем» в среде обучения МООБЬЕ.

Рис. 13. Структура организации системы МООБЬЕ в образовательном

пространстве КГТУ

у http://www.moodle.ipm.kstu.ru/

"13 |дЗ Переход

Основное меню

а Информационный сервер

ипм

Ш Новости сайта ^ Обсуэдение работы сайта (форум)

^ Полезные ресурсы (1_МБ, ДО и т.д.)

в

1

Сервер кафедры информатики и прикладной математики

Казанского Государственного Технологического Университета

Виртуальная среда обучения КГТУ

Новости сайта

Создать учетную запись обучаемого Забыли пароль?

Дипломное проектирование

от Старыгина Светлана Дмитриевна - УУесІпезсІау 15 АргіІ 2009, 18:33

Для студентов 5 курса очной формы обучения и В курса заочной формы обучения .специальности "Информационные системы" информация по дипломному проектированию будет выкладываться на курсе "Информация по дипломному проектированию".

Пользователи на сайте

(последние 5 минут)

2 Гость

е

Материалы

от Старыгина Светлана Дмитриевь

Материалы к научному-методическому семинару £

Категории курсов В

£* итлпмд

V ип

V* ИППБ

Ъг ИДПО

1“ инхн

V* ИУЭСТ

V* ИУАИТ

1? цппкп

V и>сги

V* ихнм

ИППиБТ

Все курсы...

Наступающие в

события

Не имеется никаких

наступающих событий

Перейти к календарю...

Рис. 14 Структура организации дисциплины в среде МООБЬЕ

fm

’Ml

■slja

?:ї;

nA

ійц

g £їїи*а

•— - 4 * А • UJ

f і і.и т ** *~

. Є І <-• Ч *1 U> *

Ilf""

і * і ? ^ М" 1

IflilESfі .. ....:■

сі ^-vacimrvj

ї

Ч-

U

1

¥

:WEE = t її*:!}

іШш Шт

fcj -А~УЙПГ^

і

£

І

й

ї

А

L?

І Е

'ЙГЕПС'ТСЧПГ! J

Ь * р

^ ! і

■

£

З

І

І

=■

а?

Й - ї

I j

■* и;

II II,

йТПс

-

2

І

і

{: і

£І

£j£3

і І

* VE

Е ї

*ї

£■£

ti* І ІЦ И

ііШп

1 9 Ф4с Й !

ІІІІІІІ 5 І ї I frf 5

Ш1Ш

— ГЧ П» ^ 40 Гч. * < 4 А 4 4 <

2 і а з э □ э

г г г ,ї ,ї ,ї ,=

ViiWiWJ»

1

І

І г* г’ ■* ч1 ч *> * t

ї wiiisі і І

Її і і і їїj: і

І * Є Е £ £ І

і і і е і і і і а і

І іішш і

ї ГУЗрГХ?ГХ-уі\ І

r« m ■» аі l? t

і і і V і ^

Я ї ї і 5 5 і

! Ч !!!1

^ї\-!СҐХХЗС

о

К

ч

U

о

і-

1

о X — -

3 и

нч

■^t

й Е

В J

М г І

Ё

В

3 5

W

»л

Литература

1. Нуриев Н.К., Журбенко Л.Н., Старыгина С.Д. Проектирование web -психодидактических систем // Educational Technology & Society - 2007 (http://ifets.ieee.org/russian/periodical/joumal.html) - V.10. - N 3. - 23 c. - ISSN 1436-4522.

Рис. 15 Структура организации дисциплины в среде MOODLE

2. Нуриев Н.К., Иванов В.Г. Инварианты подготовки конкурентоспособных специалистов // Высшее образование в России. - 2005. - № 5. - С. 53 - 56.

3. Нуриев Н.К., Старыгина С.Д. Проектирование дидактических систем на основе кибернетического подхода с использованием информационнокоммуникационных технологий // Аудиовизуальные информационные и коммуникационные технологии в образовании: глобальные тенденции развития: Материалы научно-практической конференции. - Казань:

Полимедиа-Казань, 2007. - С. 148-154.

4. Нуриев Н.К., Фатыхов Р.Х., Старыгина С.Д. Основы проектно-

деятельностного образования // Educational Technology & Society - 2006 (http://ifets.ieee.org/russian/periodical /journal.html) - V.9. - N 2. - 15 c. - ISSN 1436-4522.

5. Старыгина С.Д., Нуриев Н.К., Журбенко Л.Н. Анализ результатов реализации подготовки студентов в метрическом компетентностном формате // Educational Technology & Society - 2008 (http://ifets.ieee.org/russian/periodical/journal.html) - V.11. - N 3. - 10 c. - ISSN 1436-4522.

6. Нуриев Н.К. Модель подготовки инженера на основе компетентностного

подхода и принципа природосообразности // Educational Technology &

Society - 2009 (http://ifets.ieee.org/russian/periodical /journal.html) - V.12. - N 1. - 62 c. - ISSN 1436-4522.