CC BY
78
17. Осипов Г.С. Динамические интеллектуальные системы//Искусственный интеллект и принятие решений. - 2008. - № 1. - С. 47-54.
18. Виноградов А.Н., Жилякова Л.Ю., Осипов Г.С.. Динамические интеллектуальные системы. -Ч.1. Представление знаний и основные алгоритмы // Изв. РАН. Теория и системы управления. - М: Наука, 2002. № 6.
19. Виноградов А.Н., Жилякова Л.Ю., Осипов Г.С. Динамические интеллектуальные системы. - Ч.11. Моделирование целенаправленного поведения. Изв. РАН. Теория и системы управления. - М: Наука, 2003. - №1. - С.87-94.
20. Трембач В.М. Методы представления эволюционирующих знаний, обеспечения и оценки их соответствия действительности. // КИИ - 2008. Одиннадцатая национальн. конф. по искусств. интеллекту с международным участием: Сб. научн. тр.: В 3-х. - Т.3. - М.: Физматлит, 2008. - С. 315-322.
21. Емельянов В.В., Курейчик В.В., Курейчик В.М. Теория и практика эволюционного моделирования. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 432 с.
22. Редько В.Г. Эволюционная кибернетика. - М.: Наука, 2001.
23. Тимофеев-Ресовский Н.В., Воронцов Н.Н., Яблоков А.В. Краткий очерк теории эволюции. - М.: Наука, 1977.
24. Дарвин Ч. Происхождение видов путем естественного отбора: Соч. - Т.3. - М.-Л.: «Академия», 1939.
25. Ламарк Ж.Б. Философия зоологии. Т.- 1,2. - М.-Л.: «Академия», 1939.
26. Дубинин Н.П. Избранные труды. - Т.1. Проблемы гена и эволюции. - М.: Наука, 2000.
27. Курейчик В. В. Эволюционные, синергетические и гомеостатические методы принятия решений. Монография. - Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2001.
28. Тарасов В.Б. От многоагентных систем к интеллектуальным организациям: философия, психология, информатика. - М.: Эдиториал УРСС, 2002.
29. Эволюционная эпистемология и логика социальных наук: Карл Поппер и его критики//Сост. Д.Г. Лахути, В.Н. Садовский, В.К. Финн. - М.: Эдиториал УРСС, 2000.
30. Осипов Г. С. Приобретение знаний интеллектуальными системами: Основы теории и технологии.
- М.: Наука. Физматлит, 1997. - 112 с. - (Проблемы искусственного интеллекта).
31. Частиков А.П., Гаврилова Т. А., Белов Д.Л. Разработка экспертных систем. Среда CLIPS. -СПб.: БХВ-Петербург, 2003. - 608 с.
32. Гаврилова Т.А., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. - СПб: Питер, 2000.
- 384 с.
33. Гаврилова Т. А. Онтологический подход к управлению знаниями при разработке корпоративных информационных систем // Новости искусственного интеллекта. - 2003. - № 2. - С. 24-29.
34. Трембач В.М. Средства обработки информации для построения интеллектуальных информационных систем // КИИ - 2002. Восьмая национальн. конф. по искусств. интеллекту с международным участием: Сб. научн. тр.: В 2-х т. - Т.2. - М.: Физматлит, 2002. - С. 760-767.
35. Мизогучи Р. Шаг в направлении инженерии онтологий // Новости искусственного интеллекта. -М.: РАИИ, 2000. - № 1-2. - С. 11-36.
СОЗДАНИЕ УЧЕБНОГО ПРОЕКТА КАК ОСНОВА ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА В МАЛЫХ ГРУППАХ
В.М.Курейчик, зам. руководителя по НР, д.т.н., проф.
Тел.: (8634)39-32-60, 31-14-87; E-mail: kur@tsure.ru В.И.Писаренко, д.п.н. проф. каф. Иностранных языков Тел.: (8634)61-24-63; E-mail: kvv@itt.net.ru
Ю.А. Кравченко, к.т.н., доц. каф. САПР Тел.: (8634) 371651; E-mail: krav-jura@yandex.ru Технологический институт Южного федерального университета (г. Таганрог)
http://www.tsure.ru
The article is devoted to the development of methods of interactive training in innovative education. Problems of application design technologies in educational systems are considered.
Статья посвящена разработке методов интерактивного обучения в инновационном образовании. Рассматриваются проблемы технологий разработки приложений в образовательных системах.
Ключевые слова: учебный проект, образовательный процесс, референтная группа, групповое обучение
Keywords: the educational project, educational process, a reference group, group training
Введение
Важной проблемой образования является развитие у будущих специалистов и ученых дивергентного мышления, которое характеризуется способностью выдвигать множество в равной степени правильных идей при решении некоторой проблемы, нестереотипностью самого мышления. Дивергентное (креативное) мышление отличают быстрота, гибкость, оригинальность и точность [1]. Основными качествами компетентного специалиста являются умения выдвигать максимальное количество разнообразных нестандартных идей, находить необычные решения, совершенствовать продукт творчества, добавляя детали, стремиться к завершенности. Таким образом, у человека с развитым дивергентным мышлением должны быть в достаточной степени выражены навыки в когнитивном (познавательном), психомоторном и аффективном (эмоциональном) видах деятельности.
Развитию у человека вышеперечисленных качеств во многом способствуют технологии открытого образования. На основе синергетического метапринципа открытого образования можно сделать вывод о том, что в результате обучения достигался эффект, при котором сумма полученных знаний дает дополнительное качество, не присутствующее в слагаемых [2]. Таким образом, уровень образованности - не только освоение определенной суммы знаний, но и умение:
- действовать в рамках согласованных целей и задач;
- согласовывать свои действия с действием партнера;
- самостоятельно развиваться.
Скорее всего, это умение может быть приобретено только при совместной (групповой) работе, когда рождаются идеи более высокого качества, чем при индивидуальной деятельности тех же обучаемых. Поэтому весьма актуальной является проблема разработки эффективных методов активизации процессов обучения в референтных группах.
1. Активизация процессов обучения в референтных группах на основе метода учебных проектов
Говоря о необходимости применения личностного («субъект-субъектного») подхода к организации процесса обучения, следует особо отметить учебное проектирование как средство, активизирующее познавательную деятельность учащихся. Рассматривая проектирование как креативную и интеллектуальную деятельность, можно выделить в ней такие основные составляющие:
- генерация,
- анализ и исследование,
- комбинирование проектных альтернатив и решений.
Результатом подобных действий станут разработанные, исследованные и обоснованные идеи [3]. Поэтому проектирование следует понимать как постоянный процесс принятия решений в условиях неопределенности, что не может не сказаться благотворно на развитии творческих качеств участников процесса обучения. Можно сделать вывод, что применение технологий учебных проектов позволить уже на стадии обучения сформировать четкую взаимосвязь между учебным процессом и рядом основных понятий, заключенных в термине «проектирование» (рис.1). Тогда учебный проект можно представить как дидактический прием, способствующий организации целенаправленной деятельности по решению задачи поддержки принятия решений. Метод учебного проекта - личностно-ориентированная технология усиления синергетического эффекта
обучения на основе организации самостоятельной деятельности учащихся. Полная технология проектирования предполагает опору на принципы, нормы и правила проектирования, совокупность которых позволит создать самоорганизующуюся систему обучения референтных (малых) групп.
Такая технология имеет ряд преимуществ:
- добровольность участия в проекте дает возможность любому субъекту в процессе обучения принять участие в проектировании;
- отличается высокой вероятностью личностного развития, самоконтроля и самореализации участников;
- четкая организация, технологичность и прозрачность процесса проектирования обеспечивают высокую степень управляемости;
- целостность проекта создает условия для проявления всеми участниками познавательной и творческой активности на основе технически обеспеченных возможностей и саморегуляции деятельности, которые активизируют механизмы самообразования и самовоспитания [4];
- использование учебной техники направлено на удовлетворение гуманистических личностных потребностей человека в познании, общении, самореализации;
- проектирование содержит возможности формирования культуры познания, досуга, изобретательства, анализа и обработки информации;
- обеспечивает интеграцию проектировочной и исследовательской деятельности каждого субъекта в проекте.
Реализация учебного проекта в референтных группах формирует у участников мотиваци-онный, когнитивный, операционный, информационный и эмоционально-волевой компоненты творческой деятельности, выявляя тем самым психолого-педагогические аспекты активизации учебно-познавательных процессов. На основании проведения данных оценок можно оптимизировать определение комплекса учебно-методических и программно-технических средств проектирования.
2. Модель среды учебного проекта
Процесс проектирования в своем развитии проходит три фазы:
- дивергенция - расширение границ проектной ситуации в целях обеспечения достаточно обширного пространства поддержки принятия решений;
- трансформация - создание принципов и концепций на основе проведенного анализа;
- конвергенция - выбор оптимального варианта решения из множества альтернатив [5].
Представим модель учебно-информационной среды проекта (рис.2). Для овладения специальными методами решения творческих задач (методы интуитивного поиска решений, метод эвристических приемов и т.д.) формируется структурно-содержательный блок, формирующий необходимые умения и навыки проблематизации, целеполагания, организации и планирования деятельности, самоанализа и рефлексии, коммуникативности и принятия решений. В основе этого блока лежат психолого-педагогические условия [4].
Организационно-процессуальный блок способствует достижению оптимальных условий для выполнения проекта, организации времени участников референтной группы, доступности справочной, научной, методической литературы и возможности использования коммуникационных средств [4].
При использовании данной модели активно развиваются все стороны общения участников учебного процесса: коммуникация, интеракция и перцепция. Такое обучение построено на групповом взаимодействии. Группа является центральным понятием социальной психологии. Исходя из классификации групп, распространенной в социальной психологии, все они делятся на пять видов: конгломерат, ассоциация, кооперация, корпорация и коллектив.
Коллектив является самой устойчивой во времени организационной группой людей с совместной общественно полезной целью, органами управления и сложной динамикой формальных и неформальных отношений [6].
Внутри коллектива может существовать референтная группа - обычно небольшая, занимающая лидирующие позиции. Естественно, что желательным является наличие в референтной (малой) группе, как минимум, по одному представителю с доминирующим развитием навыков одного из видов деятельности личности (аффективный, когнитивный, психомоторный). С учетом соблюдения данного требования наиболее эффективной малой группой будет триада. На основе принципа модерации [7] как инновационной формы повышения квалификации специалистов различают три уровня организации обучения:
1) эмоциональный (уровень переживаний);
2) содержательный (предметный уровень);
3) коммуникационный (уровень взаимодействия и выполнения).
Целевой функцией данного процесса группового обучения является максимальная интеграция навыков во всех видах творческой деятельности личности обучаемого. Причем, каждый вид деятельности должен быть обеспечен достаточным уровнем умений.
3. Классификация учебных проектов для малых групп
Проекты, которые по характеру контактов относятся к референтным (малым) группам, по комплексности, скорее всего, следует отнести к монопроектам, реализуемым, как правило, в рамках одной предметно-содержательной области. По своей продолжительности подобные проекты могут быть как краткосрочными, так и долгосрочными.
Для успешного решения проблемы овладения участниками группы навыками продуктивной деятельности в коллективе внешнее управление должно быть со скрытой координацией, когда преподаватель не обнаруживает себя в своей функции, выступая как полноценный участник проекта.
Тема группового проекта должна выбираться в соответствии с коллективными интересами. Согласованность по срокам выполнения отдельных частей проекта позволит развить в коллективе чувство ответственности. В процессе выполнения работ формируются навыки сотрудничества и, в то же время, навыки в выполнении отдельных видов работ. Мнение каждого участника имеет определенный вес, возникает феномен группового влияния на личность, что создает условия для проявления основных черт творческой личности.
Основу подобных интерактивных обучающих технологий образует деятельность обучаемого и обучающего как равноправных субъектов образовательного процесса. Интегральный показатель оптимального управления (минимакс) для самоорганизующихся образовательных систем - минимум воздействия и максимум развития.
YU(Z,t) ^ mln, Zi - Zmax , U ^ 10'
i
где и(z ,t)- показатель оптимального воздействия; z, — уровень знаний (развития); t. — затраченное на обучение время; Z max — необходимый уровень знаний (развития); 10 — допустимое время обучения.
Для достижения положительных результатов применения интерактивных систем группового обучения необходимо развивать их в направлениях адаптации к традиционным формам учебных занятий и организации полного технологического цикла инновационного обучения.
4. Основы формирования структуры проекта
Внутреннюю структуру проекта можно представить как последовательность традционных компонентов:
- актуальность рассматриваемой проблемы;
- предмет исследования;
- цель проекта;
- гипотезы;
- задачи;
- используемые методы решения;
- практическая значимость результатов.
Одним из самых сложных и важных моментов проекте является выбор проблемы. Проблема проекта обуславливает мотив деятельности, направленной на ее решение. Важно научить видеть проблему, что возможно при проведении дискуссий и обсуждений в рамках «круглых столов» и «мозговых штурмов». На следующем этапе необходимо уточнить предмет исследования. Он должен быть отражен ключевымв каждом
словом в теме проекта. Целью же проектной деятельности становится поиск решения проблемы. Важен момент осознания значимости, объема и сложности нерешенных задач, который можно определить как сбор априорной информации [4]. Затем формируется научное предположение (гипотеза), которое участники проекта будут впоследствии подтверждать или опровергать. Цель проекта и его гипотеза определяют основные задачи проекта как определенные этапы решения поставленной задачи в определенных условиях. При разработке вариантов решения проблемы происходит систематизация и анализ априорной информации, на основе которого предлагаются различные методы, модели и программы проводимых исследований. На за-
вершающем этапе внутренней структуры проекта проводится оценка практической значимости полученных результатов.
Важной особенностью предлагаемой методики является продолжение проекта после завершения его внутренней структуры. Полная структура учебного проекта подразумевает его документальное оформление и представление к оценке специалистов. То есть появляются еще три внешних компонента:
- проектная документация;
- презентация;
- реализация проекта (рис. 3).
Проектная документация - оформление материалов учебного проекта в единый логический труд, основанный на четырех разделах:
- комплект документов проекта с приложениями;
- доклад;
- тезисы;
- аннотация [4].
Грамотно оформленная проектная документация позволяет: организовать работу каждого участника проектной группы; создать необходимый коллектор информации и справочник для работы над проектом; объективно оценить результаты исследований и личный вклад каждого участника проекта; сократить время анализа априорной информации при проведении в дальнейшем аналогичных проектов.
Необходимо отметить, что творческие проекты, направленные на развитие дивергентного мышления, не должны иметь детально проработанной структуры совместной работы участников. Она лишь прогнозируется и развивается в ходе проводимых исследований, подчиняясь принятой группой логике совместной деятельности и интересам участников проекта.
5. Построение графовой модели референтной группы
Для обеспечения корректного распределения ролей между участниками проекта необходимо создать и проанализировать модель каждого обучаемого М0, которая будет состоять из следующих множеств:
Р1 = Игь /12,- ^А), Ы,
где /11, /п^-./щ, /н - элементы множества Р характеризующие степень подготовленности обучаемых к предлагаемой проектной и исследовательской деятельности, например:
- умение активно и эффективно анализировать и осваивать априорную информацию;
- развитость навыков работы в коллективе;
- готовность брать на себя ответственность за принимаемые решения и т.д.;
Р2 = (/21,/22,- ,/2(з-1), /2]},
где /21, /22,-,/2(]-г), /2] - элементы множества ¥2, отражающие личностные характеристики обучаемого, которые будут влиять в дальнейшем на выбор формы обучения, например:
- проявление аффективной составляющей характера;
- оценка психомоторных качеств обучаемого;
- психофизиологические особенности личности и т.д.;
Р3 = (/31, /32,- ,/3(к-1),/3k},
где/31,/32,-,/3(к-1),/3к- элементы множества описывающие мотивацию обучаемого, т.к. участие в учебном проектировании допускается только на добровольной основе, например:
- перечень предпочтений участника проекта;
- основная преследуемая цель обучения;
- перспективы занятости и т.д.
Анализ пересечений личностных качеств обучаемого со всеми представленными множествами характеристик личности позволит определить роль участника в референтной группе и сформировать окончательную цель обучения конкретного субъекта в виде множества желаемых свойств Р
Р = {01 ^ 02 ^ 03>, где О С Р1'^2 е Р2, 0з С Р3 •
Тогда модель обучаемого М0 можно представить в следующем виде: М 0 = Р1 ^ Р 2 и Р 3 П Р .
В зависимости от роли конкретного участника в референтной группе предложенная модель обучаемого будет иметь разное содержание. Построенная модель позволит оценить индивидуальные особенности личности каждого обучаемого.
Моделирование референтной группы, созданной на основе ролевого анализа личностных характеристик участников проекта, предлагается выполнять с использованием аппарата теории
графов [8]. Будем использовать двудольный ориентированный граф:
0=<Р,Е,1,Ь>,
где Р - множество обучаемых;
Е- множество характеристик личности;
I - дуги, указывающие на характеристики, присущие конкретной личности обучаемого;
Ь - дуги, указывающие на желаемые качества личности участника для соответствующей роли в
группе.
Проиллюстрируем данную модель обучения референтной группы на абстрактном примере:
Данный пример можно пояснить следующим образом:
1) участник группы Р1 уже обладает характеристиками личности: (Е^, Ец-у), Еу, Е31}, (дуги: 1и, 112, 113, 1м), где у - неизвестное целочисленное значение. При этом желаемыми качествами личности для роли данного обучаемого в группе согласно модели являются: (Е^, Е1Ь Е21, Е3к} , (дуги: Ь11, Ь12, Ь13, Ь14). Тогда модель данного обучаемого в контексте решаемой группой задачи и отведенной ему роли
М1 = 11п Ь1 = Еп> а цель обучения - & = Ь1 - М1 = (Ей, Е 21, Езк};
2) участник группы Р2 уже обладает характеристиками личности: (Еи, Е31, Е3к} (дуги: 121, 122, 123). При этом желаемыми качествами личности для роли данного обучаемого в группе согласно модели являются: (Е1Ь Е2, Е31} , (дуги: Ь21, Ь22, Ь23). Тогда модель данного обучаемого в контексте решаемой группой задачи и отведенной ему роли м 2 = 12 П Ь2 = (Ег, Е 31}, а цель обучения -
&2 = Ь2 - М2 = Е2} ;
3) участник группы Рп уже обладает характеристиками личности: (Е1^.х), Е31, Е3к} (дуги: 1п1, 1п2, 1п3). При этом желаемыми качествами личности для роли данного обучаемого в группе согласно модели являются: (Еп, Е3к} , (дуги: Ьп1, Ьп2). Тогда модель данного обучаемого в контексте решаемой группой задачи и отведенной ему роли Мп = 1п п Ьп = Е3к, а цель обучения - = Ьп - Мп = Еи.
Для автоматизированного моделирования личностных особенностей членов коллектива можно использовать интеллектуальные многоагентные обучающие системы, в которых на основе агентов моделей участников проекта будут построены агенты интегрированных моделей групп, а для субъектов обучаемых - по результатам сравнения их моделей с существующими целевыми агентами будут выбраны оптимальные траектории обучения [9].
6. Структура многоагентной системы поддержки учебного процесса в референтных группах
Современные образовательные системы должны быть гибкими, открытыми и децентрализованными. Открытость подразумевает активное взаимодействие с внешней средой и постоянное саморазвитие внутренней структуры с учетом внешних воздействий [10]. Обучающие системы, построенные на данных принципах, получили название интеллектуальных. Специфическими компонентами таких систем являются: модели обучаемых и модели процессов обучения (рис.5).
В блоке «модель обучаемого» содержится информация об индивидуальных характеристиках определенной личности. В нем организовано представление о текущем уровне знаний обучаемого в сравнении с эталонной моделью роли конкретного участника внутри референтной группы. Блок «модель процесса обучения» обеспечивает формирование информационной модели и индивидуальной траектории обучения.
Рассматривая проблему построения интеллектуальных образовательных систем (ИОС) на основе многоагентных систем (МАС) учебного назначения, структуру МАС поддержки учебного процесса в референтных группах можно представить в виде рис. 5. Данная МАС включает в себя следующих агентов:
- агент интерфейса преподавателя,
- агент интерфейса обучаемого,
- агент онтологий,
- агент-координатор,
- агент тьютор.
Агент интерфейса преподавателя управляет взаимодействием преподавателя-эксперта с базой данных предметной области. С его помощью преподаватель оперативно пополняет базу данных, определяет различные уровни знаний, разрабатывает модели предлагаемых учебных проектов.
Агент интерфейса обучаемого осуществляет взаимодействие с базой данных участников
проекта, которая содержит сведения о каждом из обучаемых в группах с указанием индивидуальных особенностей личности, текущего уровня знаний и навыков, предпочтительной роли в группе и выбранной траекторией обучения.
Агент онтологий обеспечивает доступ к информации из базы данных предметной области, которая может извлекаться обучаемым и обновляться преподавателем, а также осуществляет вывод на онтологии и предоставляет возможность корректировки весовых коэффициентов, характеризующих приоритетные маршруты в нечеткой сети. Т.е., он играет роль интерфейса между базой данных и другими агентами и обеспечивает доступ к ресурсам онтологии. Агент-координатор, в свою очередь, выполняет роль посредника между агентами системы. В состав системы входит особый агент-тьютор. Этот агент интерфейса ведет учет, осуществляет координацию и наставничество, знакомит обучаемых с их индивидуальными траекториями обучения.
Подобная МАС обладает возможностью на основе моделей обучаемых и моделей референтных групп генерировать процесс обучения и координировать ролевые обязанности в групповом учебном проекте, а также поддерживать активную обратную связь участников проекта с преподавателем-экспертом.
Заключение
Основная задача подобных методов активизации процессов обучения - это исключение рутинного заучивания и организация многообразных форм развития дивергентного мышления у учащихся. Известно, что навыки не передаются, но интерактивные методы обучения позволяют осуществить перенос способов организации деятельности и получить новый опыт общения. В таком виде обучение идет не от теории к практике, а от формирования нового опыта к его теоретическому осмыслению через применение. Важным аспектом также является выдвижение на первый план необходимости развития личности, что неизбежно влечет за собой развитие групповых форм обучения, совместной деятельности, межличностных отношений и общения.
Литература
1. Захарова И.Г. Информационные технологии в образовании: уч. пособие для вузов. - 3-е изд. - М: Изд. «Академия», 2007. - 192 с.
2. Инновационные технологии и информатизация образования: Учебник / В.П. Кулагин [и др.]. ГНУ «Госинформобр». - М.: Янус-К, 2005. - 180 с.
3. Дворецкий С. Формирование проектной культуры // Высшее образование в России. - 2003. - № 4. - 193 с.
4. Краля Н.А. Метод учебных проектов как средство активизации учебной деятельности учащихся: Уч.-метод. пособие для вузов / Под ред. Ю.П. Дубенского. - Омск: Изд-во ОмГУ, 2005. - 59 с.
5. Ломакина О.Н. Этапы проектирования деятельности // Высшее образование в России. - 2003. -№ 3. - 168 с.
6. Столяренко Л.Д. Основы психологии. - Ростов н/Д, 1997.
7. Тепфер Й. Модерация как средство повышения эффективности работы на собраниях и заседаниях// www.Ngosnews.ru/nwfa/method/04_skil.htm. - 2004.
8. Фионова Л.Р. Разработка компонентов адаптивной организации образовательной среды // Открытое образование. -2008. - № 6. - М.: CAPITALPRESS,2008. - С.27-33.
9. Курейчик В.М., Писаренко В.И., Кравченко Ю.А. Технология многоаспектного аналитического исследования как метод машинного обучения // Открытое образование. - 2008. - № 2. - М.: CAPITAL-PRESS,2008. - С.11.
10. Тарасов В.Б., Луговская Е.А. Многоагентные системы поддержки открытого образования в техническом университете // Программные продукты и системы. - 2001. - № 2. - С. 29-34.
*
*
*
