CC BY
40
Educational Technology & Society 7(1) 2004 ISSN 1436-4522
Разработка и исследование программно-методического комплекса для построения ПФК модели обучаемого
Н.А. Филатова1, С.А. Тулова2, О.Л. Ахремчик1 'Тверской государственный технический университет, Тверь, Россия nfilatova9 9 @mail.ru 2ЗАО НИИ Центрпрограммсистем, Тверь, Россия, [email protected]
АННОТАЦИЯ
Важной задачей интеллектуальной обучающей системы является выявление таких различий в восприятии, формировании представлений и усвоении знаний учащимися, которые позволят наиболее эффективно управлять процессом обучения. В связи с этим рассматриваются вопросы конструирования на основании таких различий портрета личности и внедрения его в модель обучаемого. Предлагаются способы адаптации процесса обучения с использованием полученной модели обучаемого. Статья раскрывает практический эксперимент по психофизиологическому тестированию студентов с подробным описанием используемых тестовых методики, оцениваемых с их помощью характеристик и полученных результатов.
Ключевые слова
интеллектуальная обучающая система, модель обучаемого, портрет личности, психофизиологическое состояние, тестовые методики.
Цель и задача эксперимента
Современные требования к интеллектуальным обучающим системам с очевидностью доказывают необходимость включения в их состав модели обучаемого (МО), имеющей в своей архитектуре не только познавательный, но психофизиологический компонент (ПФК) [Брусиловский П.Л, 1992], [Тулова С.А., 2002]. Несмотря на обилие публикаций по этой теме и декларирование многими авторами АОС и тренажеров соответствующего компонента, структура МО с ПФК плохо обоснована [Nkambou, R., Lefebvre, B., Gauthier, G., 1996], [Овакимян А., Саркисян С., 2002]. В частности, отсутствуют экспериментальные исследования, подтверждающие необходимость включения тех или иных ПФ характеристик в состав модели, не учитывается динамика характеристик и т. п.
Модельный уровень разработки архитектуры ПФ компоненты требует определения контролируемых характеристик и выбора тестовых методик для их контроля.
Гипотетически для каждого обучаемого существует свой оптимальный набор методических воздействий, способствующих наиболее эффективной познавательной деятельности. Важной задачей интеллектуальной обучающей системы является выявление различий в восприятии, формировании представлений и усвоении знаний учащимися, которые позволят наиболее эффективно управлять процессом обучения.
На основе выявленных различий осуществляется настройка сценария. Традиционно, под сценарием понимается описание содержательного, логического и временного взаимодействия структурных единиц программы, с помощью которых реализуется авторская цель [Гаврилова Т.А., Хорошевский В.Ф., 2000]. В соответствии с этим определением параметрами настройки сценария обучения будут являться:
- стиль презентации учебного материала;
- стиль освоения материала (от общего к частному или от частного к общему);
- стиль помощи (help-a);
- формулировка заданий;
- подсказки и наводящие вопросы;
- длительность порций учебного материала;
- длительность сеансов тестирования;
- время окончания учебного сеанса;
- время предъявления контрольных заданий;
- время, отводимое обучаемому на решение задачи.
Приведенные факты указывают на необходимость проведения эксперимента, основной целью которого является определение минимально необходимого набора базовых характеристик, которые позволят дифференцировать пользователей по ограниченному набору свойств, связанному с восприятием и переработкой учебной информации.
Для достижения этой цели необходимо решить ряд задач:
1. выделить комплексы характеристик, наиболее сильно влияющих на восприятие и переработку учебной информации;
2. определить состав комплексов;
3. выбрать тестовые методики и программные средства для оценки характеристик;
4. подготовить и провести эксперимент по тестированию однородных по возрасту и различных по мотивации групп обучаемых;
5. выполнить обработку и анализ результатов эксперимента, оценить сравнительную эффективность предложенных комплексов ПФ-характеристик для построения портретов личности обучаемого.
Классификация характеристик
Определение периодичности, с которой следует оценивать то или иное свойство обучаемого, приводит к идее рассмотрения ПФК МО как совокупности множества стационарных (8М) и множества нестационарных характеристик (N8). Предположим, что
Яь - оценка обучаемого по характеристике Н,
8І - сеанс обучения, ограниченный интервалом времени (і) работы обучаемого в системе, тах (8І) - максимальное значение оценки этого обучаемого по характеристике Н за время сеанса 8І,
ішп (8І) - минимальное значение оценки этого обучаемого по характеристике Н за время
сеанса 8І,
АЯь - заданный для характеристики Н интервал отклонения максимального значения этой оценки от минимального в любом сеансе (АЯь = тах(8) - тіп(8) ). Тогда
V Н є {N8}: (3 і) АЯь (8І) > А Яь;
V Н є {8М}: (V І) АЯь (8І ) < А Яь.
Очевидно, что поддержка ПФСК МО в актуальном состоянии требует оценки N8 несколько раз в течение сеанса, а 8М - в начале каждого сеанса.
Пусть ЯЬ(ср) - среднее значение оценки этого обучаемого по характеристике Н за период с регистрации до текущего момента, Р(НЬ..., Нп) - методическое воздействие, зависящее от значений оценок обучаемого по множеству характеристик (Нь..., Нп), тогда
для Н є {N8}: Б = ДКь, ЯЬ(ср)), то есть определение методического воздействия подразумевает сравнение текущей, сиюмитной оценки характеристики обучаемого с присущей ему нормальной, средней оценкой,
а для Н є {8М}: Б = ДКь, ЯЬ(ср гр)), где КЬ(ср гр) - средняя оценка характеристики Н по группе обучаемых.
С точки зрения формирования оценки все характеристики разделяются на простые (8Н) и комплексные (СН).
V є Н{СН}: Яь = :Г (Ьбь ... Ьєп), где Ьвг, ... є 8Н
Характеристика является простой, если формирование ее оценки осуществляется на основании выходных данных некоторого теста. Характеристика является составной, если ее оценка находится на основе некоторой функциональной зависимости, аргументами которой являются оценки некоторых простых характеристик. Например, характеристики Н3 и Н4 (способность к восприятию графической информации и способность к восприятию текстовой информации) являются простыми, а характеристика Н2 (тип высшей нервной деятельности) является составной (рис. 1).
На модельном уровне каждая характеристика измеряется в двух шкалах: числовых значений и лингвистических значений [Гаврилова Т.А, Червинская К.Р., 1992].
В соответствии с предложенной структурой компоненты ПФС МО и проведенным обзором описанных в [Блейхер В.М., Бурлачек Л.Ф., 1978], [Брусиловский П.Л, 1992], [Ильин Е., 2001], [Крылов А.А. Маничев С.А., 2003], [Кулагин Б.В., 1984] психологических и психофизиологических особенностях личности, выделяется три комплекса характеристик: работоспособность, восприятие информации, усидчивость. Для оценки возможностей обучаемого, связанных с выполнением в некоторый t момент времени (например, в текущем сеансе) различных объемов учебных заданий предлагается использовать четыре нестационарные характеристики (H7, H8, H10 и H13), которые объединяются в единый комплекс работоспособность. Определение возможностей обучаемого воспринимать учебную информацию с помощью различных типов объектов, можно осуществить с помощью четырех стационарных характеристик (Hi, H2, H14, H15 и H12), которые объединяются в единый комплекс восприятие информации. Для оценки помехоустойчивости обучаемого, то есть его способности сохранять среднюю производительность в условиях некоторого уровня помех) предлагается использовать три стационарные характеристики (H6, H9, и H11), которые объединяются в единый комплекс усидчивость. Состав комплексов показан в таблице 1.
Таблица 1. Состав комплекса характеристик, составляющих ПФК МО.
т н Характеристика Диапазон значений Стратегия формирования оценки
Ті Ні Способность к пространственн ым операциям 0-50 Количество правильных ответов
Т2 Н2 Тип высшей нервной деятельности 0-го Н2 = (Нз/ Н4) Н2 >1,05 - наглядно-образный тип Н2 <0,95 - вербально-логический тип 0,96< Н2 <1,04 - смешаный тип
Нз Способность к восприятию графической информации 0-9 количество правильно воспроизведенных цветовых пар
Н4 Способность к восприятию текстовой информации 0-9 количество правильно воспроизведенных словесных пар
ніз Способность к восприятию информации 0-18 Н13 = (Нз + Н4)
Тз Н12 Темперамент 1 - холерик, 2 - сангвиник, 3 - меланхолик, 4 - флегматик 1: Н5 > Н5ср иНб >Н6р 2: Н5 > Н5ср иНб <Н6р 3: Н5 < Н5ср иНб >Н6р 4: Н5 < Н5ср иН6 <Н6р
Н5 Экстраверсия 0-24 Количество совпадений по матрице ключей ответов
Нб Нейротизм 0-24 Количество совпадений по матрице ключей ответов
Т4 Н7 Уровень функциональной подвижности нервной системы 14-110 90*100/(шш(ехр) *1общ)
Н8 Выносливость нервной системы 0.81-го 90/Количество ошибок
Н9 Тип нервной системы 1 - слабый 2 - промежуточный, 3 - сильный 1 - 13 > 12 , & 12 > 1ср 3 - 1:<1ср- 2 - иначе 1п - время, затраченное на серию п
Т5 Н10 Динамическое внимание 0-300 Затраченное время, с
Тб Ніі Утомляемость -го - 1 Н„ = М1 - М2/М1 М1/2 - количество движений за первые /вторые 15 секунд
Т7 Ні4 Способность к логическому мышлению 0-55 Сумма баллов по матрице ключей ответов
Т8 Ні5 Преобладающий тип модальности 0-го Отношение правильных ответов на видео и аудио вопросы
Выбор тестовых методик
В соответствии с таблицей 1 в состав ПФК МО необходимо включить 15 характеристик: H1-H15.
Анализ литературы показывает, что для оценки большинства характеристик можно подобрать несколько альтернативных тестовых методик. Учитывая, что задача тестирования обучаемого и построения (актуализации) МО может возникать не один раз в течение семестра, при отборе методик следует исходить из следующих требований: доступность понимания, прозрачность получения оценки, нетребовательность по времени (выполнение каждого теста не превышает пять минут). Из всех рассмотренных методик [Блейхер В.М., Бурлачек Л.Ф., 1978], [Брусиловский П.Л, 1992], [Ильин Е., 2001], [Крылов А.А. Маничев С.А., 2003], [Кулагин Б.В., 1984] наиболее полно удовлетворяют перечисленным критериям следующие восемь методик
(Ti, iiTiii = 8):
- T1 "Стрелки";
- T2 Методика выявления соотношения сигнальных систем Е. А. Климова;
- T3 Темперамент по Айзенку;
- T4 ССМР Сложная сенсомоторная реакция выбора;
- T5 ОДВ Оценка динамического внимания;
- T6 ТпТ Теппинг-тест;
- T7 Тест Дж. Равена "Шкала прогрессивных матриц";
- T8 "Модальность".
Каждая методика позволяет оценить от одной до трех характеристик. С одной стороны, возможность оценить более одной характеристики в результате проведения одного теста является положительным моментом в силу уменьшения общего времени тестирования. С другой стороны, возможна корреляция между такими характеристиками.
Отобранные методики тестирования были реализованы в двух программных средствах -АРМ Т (автоматизированное рабочее место тестируемого) и АРМ ПР (автоматизированное рабочее место преподавателя). АРМ Т предназначено для представления испытуемому батареи тестов и формирования результатов тестирования. АРМ ПР используется для назначения испытуемым батареи тестов и анализа результатов тестирования. Указанные программные средства выполнены в среде Visual C++, входящей в состав MS Visual Studio. Для ведения базы данных тестовых методик, списка испытуемых и результатов тестирования используется СУБД MS Access.
Описание методик
Методика "Стрелки".
Назначение. Методика предназначена, для исследования и оценки способности к зрительному восприятию пространственных отношений и способности оперировать пространственными представлениями. Позволяет оценить способность к логическому мышлению и сообразительность.
Описание. Известно взаиморасположение сторон света на компасе или географической карте: вверху «СЕВЕР», справа -«ВОСТОК», слева-«ЗАПАД», в нижней части карты-«ЮГ» и т.д. Теперь представим себе, что мы повернули карту (компас) так, что на месте «СЕВЕРА» оказался «ВОСТОК» при этом порядок взаиморасположения сторон не изменился.
В качестве задания обследуемому предъявляется 50 схематических изображений карт со стрелками (рис. 2). Стрелки ориентированы самым различным образом, не совпадающим с действительным ее направлением. Задача тестируемого заключается в том, чтобы определить, на какую сторону света указывает стрелка, сопоставив положение стрелки и стороны света, указанной на карте. На выполнение работы дается 5 минут.
Рис. 2. Форма представления заданий по теста "Стрелки".
Методика выявления соотношения сигнальных систем Е. А. Климова.
Назначение. Методика направлена на определение типа высшей нервной деятельности. По характеру взаимодействия первой и второй сигнальных систем Павлов предложил классификацию на три специфически человеческих типа высшей нервной деятельности: наглядно-образный, вербально-логический, и средний. Наглядно-образный тип составили люди с преобладанием первосигнального образного мышления, вербально-логический - с доминированием второсигнального логического мышления, средний - с уравновешенным представительством и образного, и логического мышления. Наглядно-образный тип отличается хорошо выраженной способностью воспроизведения действительности в художественных образах. Вербально-логический тип характеризуется способностью к анализу и систематизации, склонностью к отвлеченным размышлениям, реагируя не столько на конкретные явления, сколько на их обобщения. Можно сказать, что люди наглядно-образного типа предпочитают переводить воспринимаемое в образы реальной действительности, а люди вербально-логического типа - в отвлеченные, абстрактные типы.
В качестве оценки типа высшей нервной деятельности в методике используется соотношение запомненных цветовых сочетаний и их словесных эквивалентов. [Ильин Е., 2001] Количество запомненных цветовых и словесных пар позволяет также оценить способность к восприятию информации - графической и текстовой.
Описание. В двух сериях обследуемому предъявляются девять пар цветов (рис. 3). В первой серии цвета представлены разноцветными шарами, во второй - их словесными обозначениями. Время каждого предъявления - 30 секунд.
Задача обследуемого - запомнить парные сочетания цветов и затем расположить цвета теми же парами. Порядок пар значения не имеет. На расположение цветовых пар в каждой серии дается по одной минуте.
Опросник Айзенка. Личностный опросник, форма Б (опросник Айзенка)
Назначение. Опросник предназначен для оценки факторов экстра/интроверсии и нейротизма. Разработан Г.Айзенком. Факторы экстраверсии - интроверсии и стабильности -нейротизма являются независимыми и в сочетании характеризуют тот или иной тип темперамента личности.
Сопоставление свойств нервной системы и когнитивных особенностей спецефически человеческих типов приводит к представлению о наличии определенной связи вербальнологического типа с меланхолическим темпераментом, среднего - с флегматическим (хотя сюда попадают и сангвиники), а наглядно-образного - с сангвиническим и холерическим, хотя среди представителей художественного типа немало людей меланхолического темперамента.
Описание. Опросник состоит из 57 вопросов, на которые испытуемый должен дать положительный или отрицательный ответ. [Крылов А. А. Маничев С. А., 2003]
Серия
ь • •
а б о ч а я о б л а
с т ь : ц
в е то в
ы е паэы,
вы
бранные тестируемы
Список предъявляемых цветов:
• • о • •
Серия 2.
Список предъявляемых цветов:
О сизый О зеленый
О черный О сиреневый
О красный О лиловый
О синий О розовый О белый
О бирюзовый
Рабочая область в процессе выполнения задания: цветовые пары, выбранные тестируемым
О оранжевый О золотистый
О фиолетовый О серый
О бордовый О голубой
О коричневыйО желтый
Рис. 3. Форма представления заданий по методике Е. А. Климова.
ССМР Сложная сенсомоторная реакция выбора.
Назначение. Сложная сенсомоторная реакция выбора (или дизъюнктивная реакция) наиболее сложная из всех видов психомоторных тестов. Усложнение реакции, прежде всего, связано с логическими ее компонентами, так как обследуемый, помимо скоростных «мышечных» реакций, должен задействовать и скорость "мыслительных", логических реакций. Кроме простых двигательных реакций, на «есть сигнал - нет сигнала», необходимо определить какой это сигнал, соответственно выбрать органы управления, соответствующие каждому сигналу. Методика позволяет определить тип нервной системы и количественные показатели функциональной подвижности и выносливости нервной системы. [Ильин Е., 2001]
Лица с сильной нервной системой более устойчивы к стрессу, но менее устойчивы к состояниям монотомии и утомления. Лица со слабой нервной системой, наоборот, более устойчивы к состояниям монотомии и утомления, но менее устойчивы к состояниям фрустрации и стрессу. Характеристики восприятия, особенно зрительного, зависят от выраженности подвижности нервной системы.
Описание. На экране поочередно появляются цветные квадраты - красный, зеленый, синий. Начальная экспозиция каждого сигнала 1сек, пауза 0.2 сек. Всего предъявляется 90 раздражителей. Скорость предъявления сигналов изменяется в зависимости от правильности ответа. При появлении красного квадрата необходимо нажать, как можно быстрее, правую клавишу мыши, при появлении зеленого квадрата левую клавишу мыши, при предъявлении другого окрашенного квадрата (синий) клавиша не нажимается. При правильном ответе экспозиция уменьшается на 0.1 сек, при неправильном - увеличивается на 0.1 сек. При достижении длительности экспозиции значения 0.1 сек. или 0.9 сек, изменение экспозиции приостанавливается вплоть до смены правильности ответа. Таким образом, время выполнения теста становится индивидуальным для каждого тестируемого.
ОДВ. Оценка динамического внимания.
Назначение. Методика направлена на изучение, главным образом, объема внимания и распределения внимания, и относится к аналитическим методикам. Внимание определяют как процесс и состояние настройки субъекта на селективное восприятие какой-либо приоритетной информации. В настоящее время под объемом внимания понимается объем информации, на котором может сосредоточиться сознание обследуемого, с тем, чтобы оперировать этой информацией. Распределение внимания свидетельствует о возможности обследуемого направлять и сосредоточивать внимание на нескольких переменных одномоментно [Кулагин Б. В., 1984].
Описание. На экране в квадратной таблице представлены в беспорядке числа от 1 до 25 (рис. 4). Задача испытуемого - как можно быстрее перебрать эти числа в возрастающем порядке, то есть найти 1, затем 2 и так далее до 25. Всего предъявляется 4 таблицы. В качестве основного интегрального критерия динамического внимания, определяющего уровень объема и распределения внимания является время в секундах, затраченное на перебор всех четырех таблиц. Выполнение теста ограничено 5 минутами.
Рис. 4. Фрагмент экрана теста ОДВ.
ТпТ Теппинг-тест.
Назначение. Методика предназначена для исследования и оценки утомляемости через устойчивость простого моторного действия [Ильин Е., 2001].
Описание. Обследуемый должен в течении 30 секунд, с максимальной скоростью, как можно более часто, нажимать на левую кнопку мыши. Начинать работу нужно по команде «СТАРТ»
Тест Дж. Равена. "Шкала прогрессивных матриц".
Назначение. Тест предназначен для оценки способности к логическим операциям. Преставляет собой набор из 11 графических композиций (матриц) с пропущенным элементом (рис 6). Задания сгруппированы в 5 серий, каждая по 2-3 одноименных по возрастающей трудности матриц. В первых сериях требуется лишь точность различения, а в последних, более трудных, предполагается использование аналогий, перестановок, изменений образца и других логических связей [Блейхер В. М., Бурлачек Л. Ф., 1978].
Описание. В каждом задании в большой рамке содержится образец рисунка определенной структуры или составленного из ряда простых геометрических фигур. Из этого рисунка исключен фрагмент. Фигуры или рисунки расположены не случайно, а согласно определенной закономерности. Установив характер закономерности, присущей каждому образцу, тестируемый должен найти недостающий в нем фрагмент из числа предлагаемых к каждому заданию.
Параметром динамической настройки теста является время выполнения задания. В процессе обработки суммируют баллы за каждую правильно решенную задачу.
Преобладающий тип модальности. Методика "Модальность".
Назначение. Методика направлена на выявление преобладающего типа модальности.
Описание. На экране в течение 45 секунд тестируемому представляется текст (рис 5). Задача - прочитать его и запомнить. После того, как текст сменится вопросами, нужно дать на бумаге ответ на каждый из них.
В процессе обработки определяется отношение числа правильно отвеченных вопросов в аудио части теста к числу правильно отвеченных вопросов в видео части теста. Полученное отношение характеризует преобладающий тип модальности.
Рис. 5. Форма представления заданий теста Дж. Равенна.
Условия проведения эксперимента
Состав групп тестируемых.
В проведении эксперимента принимали участие студенты из трех групп. Первую и вторую группы составляли студенты дневной формы обучения в возрасте двадцати-двадцати одного года. В первую группу входили студенты специальности АТП (автоматизация технологических процессов), во вторую - ИДМ (инженерное дело в медицине). Третью группу составляли студенты заочного отделения специальности АТП. В основном это работающие молодые люди, чей возраст ограничивается двадцатью пятью - двадцатью восьми годами. Как правило, на обучение по специальности АТП поступают учащиеся с хорошей физикоматематической подготовкой. В отличие от них, учащиеся, поступающие на обучение по специальности ИДМ, имеют большую склонность к естественным наукам.
Уровень мотивации.
С точки зрения организации, в разных условиях проходили тестирование студенты заочной и дневной формы обучения. Студенты заочного отделения проходили тестирование во время сессии, и в силу ее жесткого графика они были ограничены во времени. Группу отличала высокая степень организованности и нацеленности на работу. Поскольку тестирование было организовано в начале дня, у студентов этой группы отсутствовала усталость. В отличие от них, студенты дневного отделения проходили тестирование в начале семестра в конце учебного дня. В то время, как все обучаемые проходили тестирование исключительно на добровольной основе, наибольшую мотивацию и заинтересованность в проведении эксперимента проявляли студенты специальности ИДМ - в силу осознанного к нему отношения. Тогда как студентов заочного отделения отличала большая сознательность, самую слабую мотивацию обнаружили студенты дневного отделения специальности АТП, согласившиеся принимать участие по личным симпатиям к организаторам эксперимента.
Порядок проведения эксперимента.
В дисплейном классе, состоящем из десяти персональных компьютеров, для каждого испытуемого было организовано личное рабочее место (РМ). В начале проведения тестирования участников знакомили с целью эксперимента и общими принципами прохождения тестов.
При проведении эксперимента были обеспечены следующие условия:
- Автономность тестируемого. Каждое РМ студента располагается на достаточном удалении от другого, исключающем для испытуемого бесконтрольное просматривание содержимого посторонних экранов.
- Отсутствие внешних раздражителей. В классе отсутствуют внешние шумы, не допускаются беседы внутри группы испытуемых. В классе присутствуют два руководителя тестирования, следящие за порядком и принимающие от испытуемых вопросы, требующие пояснений по интерфейсу программного обеспечения.
- Порядок прохождения тестов предусматривает ограничение во времени для
каждого отдельного теста, не ограничивая время на прохождения батареи тестов в целом. Временное ограничение каждого теста вызвано необходимостью предотвратить возможное утомление испытуемого. Каждый тест на АРМ Т предварялся инструкцией его прохождения и испытуемому предоставлялась
возможность пробного тестирования, время которого не учитывалось при
ограничении зачетного тестирования. Такая организация тестирования обеспечивает индивидуальную работу каждого отдельного испытуемого.
- Состав тестов и их настройка обеспечили общее время тестирования, не
превышающее 45 минут.
- По окончании тестирования все желающие могли ознакомиться со своими
результатами.
Результаты тестирования обучаемых
В результате проведения эксперимента были получены сырые оценки по шкалам тестовых методик. Полученные сырые оценки отражены на рис. 6. По каждой характеристике было рассчитано относительное отклонение результата обучаемого от среднего значения по группе Dr = (Ы^ - Ыср )/Ыср. Дисперсии (Р) относительных отклонений выявили характеристики утомляемость D(ЫП) = 5,84, способность к восприятию графической информации D(Hз) = 0,79 и способность к восприятию текстовой информации D(H4) = 0,79 - как представляющие наибольший разброс результатов. Максимальная дисперсия по характеристике Ып дает основание выделить ее для дифференцирования обучаемых. В свою очередь, дисперсии таких характеристик как уровень функциональной подвижности нервной системы D(H7) = 0,04 и выносливость нервной системы D(H8) = 0,03) определили их как представляющие наименьший разброс результатов. Равенство дисперсии D(H3) и D(H4) по всей видимости вызвано недостаточностью времени, выделяемом на прохождение теста. Что касается характеристик Ы и Ы8, то в силу низкой дисперсии их оценок, предлагается использовать их для выделения однородных подгрупп обучаемых.
На основе таких характеристик, как способность к восприятию графической информации, способность к восприятию текстовой информации, способность к
пространственным операциям, экстра версия, нейротизм, уровень функциональной
подвижности нервной системы, выносливость нервной системы, динамическое внимание, утомляемость были построены диаграммы распределения оценок данного свойства по группе. Диаграммы распределения результатов приведены на рис 7.
Для каждого тестируемого был построен портрет личности на основании отклонения результата от среднего значения по группе. Для конструирования портрета были взяты характеристики с Ы2 по Ып (тип высшей нервной деятельности, способность к восприятию графической информации, способность к восприятию текстовой информации, способность к пространственным операциям, экстра версия, нейротизм, уровень функциональной
подвижности нервной системы, выносливость нервной системы, динамическое внимание, утомляемость). Полученный портрет личности может служить основой психофизиологической компоненты модели обучаемого для настройки параметров сценария обучения. Например, выявленные у обучаемого №16 (рис. 8) низкий уровень нейротизма и положительное отклонение по утомляемости могут служить основанием для увеличения длительности порций учебного материала и сеансов тестирования. Высокая способность к восприятию текстовой информации дает основание к увеличению текстового насыщения в стиле презентации учебного
материала. Способность к пространственным операциям и вербально-логический тип мышления
- определяет стиль освоения материла как «от частного к общему». Высокий уровень динамического внимания косвенно свидетельствует о высокой работоспособности обучаемого и позволяет устанавливать большой объем заданий.
На основе анализа результатов тестирования возможно выделение групп обучаемых, имеющих максимальные и минимальные оценки. Полученные группы можно рассматривать как однородные в стиле подачи учебного материала и параметров, характеризующих настройку сеансов тестирования. Для достижения этой цели по каждой сырой шкале было определено три группы по степени отклонения от среднего результата: обучаемые с резко положительными результатами (группа +), обучаемые с резко отрицательными результатами (группа -), и обучаемые со средними результатами (группа 0). Из комплекса восприятия информации простыми (не составными) и входящими только в этот комплекс являются характеристики Ы1 (способность к пространственным операциям), Ы14 (способность к логическому мышлению), Ы15 (преобладающий тип модальности). По причине недостаточности данных по тестированию двух последних характеристик за основу была принята характеристика Ы1, дающая не только грубую оценку восприятия графической информации, но и требующая решения на основе этой информации некоторой логической задачи. Затем, имеющиеся на основе разделения по оценке Ы1 три группы тестируемых были разделены также по всем остальным характеристикам (в рамках множества по Ы1). Полученные таким образом выборки обучаемых были сведены в таблице 2 на предмет отыскания возможной взаимосвязи между характеристикой Ы1 и всеми остальными.
Баллы Т2 . Н3 Н4
л
[ N и \ м м
1 \ ш \ т АЛ V Ш
м Уп /1/ \Л/, ▼
Т3, Н12^ 0 _ Сангвини.. 4 НН5) ^ Холерик ♦ ♦ ♦ ♦ $ ♦♦♦
1-1-1-1-9-8-7-6-5-4-3-2?3 2 10 -76-5 |< Флегматик иО ♦ Ц- ► V*1 ♦ 1 1 1 2 3 4 5 6 7 8 91011121 Меланхоли
Рис. 6. Диаграммы распределения результатов тестирования.
Н1
□6
□ 12 □ 18
□ 24
□ 30
15
10
5
0
Ранг
15
□ 0 10
□ 1
5
□ 2
□ 3 0
□ 4
Ранг
15
□ 7,6 10
□ 11,2
5
□ 14,8
□ 18,4 0
□ 22
6 12 18 24 30
Н4
0 12 3 4
Ж
Н6
7,6 11,2 14,8 18,4 22
1,1 1,5 1,8 2,1 2,4
Н11
Ранг
□ -0,038
□ 0,034
□ 0,106
□ 0,178
□ 0,25
-гГЬ
25 0,18 0,11 0,03 -0
Ранг
20
15
□ 1,4
□ 2,8 10
□ 4,2 5
□ 5,6 0
□ 7
Н3
г
1,4 2,8 4,2 5,6 7
Ранг
10
8 6 4 2 0
□ 9,6
□ 12,2
□ 14,8
□ 17,4
□ 20
Н5
9,6 12,2 14,8 17,4 20
Ранг
25
20
15
10
5
0
Ранг
15
Н7
□ 2 0 00 □ 43,62
□ 60,16 □ 76,7
□ 93,24
27,08 43,62 60,16 76,7 93,24
□ 145
□ 188
□ 230
□ 273
□ 316
Н10
2=
316 273 230 188 145
Рис. 7. Диаграммы распределения результатов тестирования.
Рис. 8 Портрет личности обучаемого (№16). Таблица 2. Сравнение результатов по Н1.
+
14, 2 ,2 40 2, ,2 со со СП*4 со 0,3,5 (11)
+ + - 0
Н4 14, 31,16,5 20 11, 33, 22, 27, 32,22
Нз 11, 33, 22, 32,22,5 31,16 14, 27,20
Н, 33 14, 32 31,22, 11,27,5,20
Н6 33,11 14, 27 31,22, 32,5,20
Н,о 11,16,3,33,32,22,5,20 27 31,14
Н7 14, 31, 32, 11, 20,3,16 27,33, 22, ,5,
Н8 14,33, 32, 11, 16 27,31,22, 20, 3, 5
Н,, 14, 27, 16, 3, 11, 5 33, 31, 32, 22, 20,
Н2 22, 33, 5, 11, 32 16, 31, 14, 20
-
26, 21, 2, СО СП*4 со 8, 2 4, 2 осТ 35, 10, 30 (13)
- + - 0
Н4 24, 30, 36, 2 28, 4, 35 8, 21, 13, 10, 39
Нз 24, 39 28, 30, 10 8, 21, 13, 4, 35, 36, 2
Н, 30,26 4 8, 10,28,21, 24,36,2,13,35, 39
Нб 30,26,24,2,13,35,36 39 8, 10,28,21,4
Н,о 26,2,4,30,36 39,13,10,21,35 24
Н7 2, 4, 26, 10, 36, 21, 8, 28, 39, 13, 35, 30
Н8 2, 4, 26, 39, 10 8,28, 13, 30, 21,35,36
Н,1 2, 8 26, 24, 28, 39, 4, 13, 36, 10, 30 21, 35,
Н2 26, 39, 10 30 28, 24, 8, 13, 21, 4, 35, 2, 36
0
6 29 37 1 9 34 38 18 7 15 1 12 1 7 25 9 23 (15)
0 + - 0
Н4 5, 15, 38, 25,16, 7, 19 9, 18, 20, 29,37 23, 17, 6, 12, 26, 34,1
Нз 5, 15,1 26, 34,37, 16, 7, 19 23, 17, 6, 12, 9, 18, 20, 29,38, 25
Н, 33,30,26,37,17,29,9,2 3 6, 16, 14, 15,4,32 5, 8, 10,12,20, 10,34,28,38,21,18,31,22,7,19,24,3 6,2,13,11,35, 39,25,27
Нб 33,30,26,37, 19,24,36,2,13,11,35 6, 16, 14, 39,25,27 5, 8, 10,12,20, 10,34,28,38,21,18,31,22,7, 15,4,32,17,29,9,23
Н,о 7,12,17,6,38,19 25,29,18,17,1 15,9,37,34,23
Н7 6, 18,15,23 19, 17,25,9 29, 34, 38, 7, 1, 12,
Н8 38, 18, 12, 23 29, 19, 17, 9 6, 34, 7,15, 1,25
Н,1 6,37, 34, 7, 25, 23 29,18,1,12, 17, 9 19, 38, 15,
Н2 6, 34, 1, 12, 17 37, 23, 15, 18, 25, 38, 19, 9, 29, 7
Анализ результатов тестирования с точки зрения взаимосвязи характеристик позволил сделать следующие выводы.
1) Отрицательный показатель по Н7 и Н8 не характерен для студентов из группы +Н]. Обучаемые, имеющие низкие результаты по характеристикам "уровень функциональной подвижности нервной системы" и "работоспособность и выносливости центральной нервной системы» (то есть, обучаемые с низкой реакцией на динамические изменения во внешней среде и предрасположенные к ошибочным действиям при управлении сложной системой, например, программным приложением) не демонстрируют высокой способности к зрительному восприятию пространственных отношений и способностью оперировать пространственными представлениями. То же предположение с большой вероятностью касается характеристики Н4 (только 1 человек из выборки попадает в группу + по НД Обучаемые, имеющие низкую способность к восприятию текстовой информации, как правило, не проявляют высокой способности к пространственным операциям.
2) Отрицательный показатель по Н3 в сочетании с отрицательным показателем по какой-либо другой характеристике не характерен для студентов из группы +НЬ Обучаемые, имеющие низкую способность к восприятию графической информации, и имеющие также низкий результат по какой-либо из таких характеристик, как способность к восприятию текстовой информации, нейротизм, экстраверсия, уровень функциональной подвижности нервной системы, выносливость нервной системы, динамическое внимание, утомляемость, не обладают высокой способностью к пространственным операциям.
3) Нулевой показатель по Н2 определяет небольшую вероятность попадания в группу + по Н1 (только 1 человек из выборки попадает в группу + по Нь Обучаемые со смешанным типом высшей нервной деятельности как правило, не имеют хороших способностей к пространственным операциям.
Полученные предположения дают основание выделить характеристику Н -способность к пространственным операциям, как основную при проектировании ПФК групповой модели обучаемого. Кроме того, в ПФК групповой модели обучаемого следует включить такие характеристики, как Н2, Н3, Н4, Н7 и Н8 - тип высшей нервной деятельности, способность к восприятию графической информации, способность к восприятию текстовой информации, уровень функциональной подвижности нервной системы, выносливость нервной системы.
Подводя итоги под результатами тестирования, следует отметить несколько субъективных впечатлений, полученных от испытуемых. Все они были опрошены на предмет личной оценки каждого теста в трех категориях - монотонность, логика, напряженность, - по пятибалльной шкале. Полученные ответы (рис. 10) позволяют судить об удачности выбранного порядка предъявления тестов, не допускающего излишнего утомления обучаемых.
Заключение
Проведенные исследования подтверждают выбор характеристик для наполнения гипотетической структуры компоненты психофизиологического состояния модели обучаемого, предложенной в [Тулова С.А., 2002]. В перечень таких характеристик входят:
способность к пространственным операциям; тип высшей нервной деятельности; способность к восприятию графической информации; способность к восприятию текстовой информации; темперамент; экстраверсия; нейротизм; уровень функциональной подвижности нервной системы; выносливость нервной системы; тип нервной системы; динамическое внимание; утомляемость; способность к логическому мышлению; преобладающий тип модальности.
Полученные результаты можно рассматривать как первый шаг к построению дифференциальной модели обучаемого, которую можно использовать как компонент АОС или как самостоятельную структуру, позволяющую получать информацию для проектирования электронных учебных средств.
Оценка тестов испытуемыми
Балл
-Занудливостъ
-Логика
Напряженность
1 - Т3 Темперамент
по Айзенку
2 - Т2 Методика Е. А.
Климова
3 - Т1 "Стрелки"
4 - Т5 Оценка
динамического
внимания
5 - Т4 Сложная
сенсомоторная
Рис. 9. Оценка тестов испытуемыми.
Литература
[Блейхер В.М., Бурлачек Л.Ф., 1978] Блейхер В.М., Бурлачек Л.Ф.
Психологическая диагностика интеллекта и личности. - Киев: Вища школа, 1978. С.
- 142 с.
[Брусиловский П.Л, 1992] Брусиловский П.Л. Модели обучаемого в
интеллектуальных обучающих системах.// УСиМ. — 1992. — № 7/8. — С. 109 - 119. [Гаврилова Т.А, Хорошевский В.Ф., 2000] Гаврилова Т. А., Хорошевский В.Ф. -Базы знаний интеллектуальных систем - С СПб.: Питер, 2000. - 384 с.
[Гаврилова Т.А, Червинская К.Р., 1992] Гаврилова Т.А., Червинская К.Р. -Извлечение и структурирование знаний для экспертных систем - М.: Радио и связь,
2000. - 200 с.
[Ильин Е., 2001] Е. Ильин. Дифференциальная психофизиология. - СПб.: Питер,
2001. - 464 с.
[Крылов А.А. Маничев С.А., 2003] Практикум по общей экспериментальной и прикладной психологии. Под ред. Крылова А. А, Маничева С. А.— СПб.: Питер, 2003.
- 560 с.
[Кулагин Б.В., 1984] Кулагин Б.В. Основы проффесиональной диагностики. - Л.: Медицина. Ленинградское от-ние, 1984. - 216 с.
[Овакимян А., Саркисян С., 2002] Овакимян А., Саркисян С. К вопросу построения обучающих программ для сред обучения // ICALT 2002. С. 481-483.
[Тулова С.А., 2002] Тулова С.А. Структура Модели Обучаемого в
Автоматизированной Обучающей Системе //Компьютерные технологии в управлении, диагностике и образовании (КТУД0-2002) //Сборник трудов
международной научно-технической конференции. - Тверь, Тверской
Государственный Технический Университет. - 2002. С. 72-75.
[Nkambou, R., Lefebvre, B., Gauthier, G., 1996] Nkambou, R., Lefebvre, B., Gauthier, G.: A Curriculum-Based Student Model for Intelligent Tutoring System, URL: http://citeseer.nj.nec.com/25658.html
