Технология формирования алгоритмического предписания

Лекция 13

В общем виде технология формирования алгоритмического предписания изложена при рассмотрении алгоритмического подхода к организации процесса обучения (алгоритмизации в обучении).

Существенной трудностью при разработке алгоритмического пре­дписания является выделение набора типовых операций. Состав выделяемого набора операций устойчив лишь относительно и его формирование должно осуществляться с учетом следующих основных критериев:

§ соответствие определенному виду учебной деятельности;

§ соответствие уровню обученности обучаемого;

§ соответствие психофизиологическим характеристикам обучае­мого;

§ повышение качества контроля знаний обучаемого;

§ повышение уровня адаптивности управления процессом обуче­ния;

§ соблюдение ограничений на ресурсы обучающей системы.

Соответствие выделенного набора типовых операций определенному виду учебной деятельности означает, что степень детализации разложения учебной деятельности на составляющие операции дол­жна соответствовать характеру предметной области обучения и самой цели обучения. Так, например, при обучении навыкам дифференцирования в качестве типовых операций используются правила дифференцирования. Предметная область обучения характеризуется аналитиче­скими выражениями, являющимися объектами дифференцирования и правилами дифференцирования. Цель обучения заключается в усвоении правил дифференцирования до уровня, задаваемого экспертом-педаго­гом. Наряду с этим, приводится пример алгоритмического предписания для решения класса задач теоретической механики - составления дифференциальных уравнений движения голономных механических систем с двумя степенями свободы с помо­щью уравнений Лагранжа II рода. В указанном предписании в качестве одной из типовых операций используется взятие производной от аналитического выражения, описыва­ющего вычисление кинетической энергии для различных типов движений. Предметная область характеризуется целым рядом понятий и законов механики и математики. Целью обучения является привитие навыка построения требуемых дифференциальных уравнений. Таким образом, типовая операция во втором примере может выступать как учебная деятельность для первого примера. Отсутствие в настоящий момент (а возможно и в принципе) формальной (количественной) формулировки рассматриваемого критерия требует использования метода экспертных оценок для его выполнения.

Соответствие выделенного набора типовых операций уровню обученности обучаемого означает, что чем выше уровень обученности, тем ниже степень детализации разложения учебной деятельности на составляющие операции. Этот принцип следует из основ­ных положений теории поэтапного формирования умственных действий и ряда других, отмечающих "свертываемость" выполняемых операций по мере роста уровня обученности. Под свертываемостью операций понимается совмещение, включение одних операций в состав других, когда несколько операций выступают как одна. Для рассматриваемого критерия могут быть введены различные количественные формулировки. Так для каждой из выполняемых операций можно указать меру, характеризующую степень ее усвоения обучаемым (например, вероятность правильного применения). Тогда ряд последовательно выполняемых операций может рассматриваться как одна, если агрегированное значение меры для рассматриваемой последовательности операций не ниже некоторой величины. Предлагаемый подход может быть успешно использован, если существуют апостериорные оценки значений введенных мер для конкретных обучаемых, т.е. осу­ществляется повторение учебного материала. В случае усвоения новой учебной деятельности основная трудность заключается в определении априорных значений введенных мер, для чего также целесообразно ис­пользовать экспертные оценки.

Требование соответствия степени детализации разложения учеб­ной деятельности на составляющие операции психофизиологическим характеристикам обучаемого (состоянию памяти, внимательности, воз­расту, полу и т.д.) является, в свою очередь, слабоформализуемой, многокритериальной задачей с большим числом параметров. Количест­венную зависимость между элементарностью выделяемых операций и характеристиками обучаемого можно сформулировать следующим образом: чем выше апостериорная индивидуальная скорость усвоения произвольного учебного материала, тем ниже требуемая степень детализации разложения рассматриваемой учебной деятельности. Таким образом, из-за отсутствия установившейся теории по рассматриваемой проблеме и "зашумленности" большого числа данных - характеристик обу­чаемого, выполнение указанного критерия также необходимо осуществлять с помощью метода экспертных оценок.

Одной из наиболее важных сторон организации процесса обу­чения является проблема обеспечения контроля знаний обучаемых. Существующие формы и методы контроля в большинстве случаев не обеспечивают необходимой устойчивости и инвариантности оценки качества усвоения учебного материала, а также необходимой адекватности этой оценки действительному уровню обученности. Узловой задачей совершенствования контроля является повышение достоверности оценки формируемых знаний, умений и навыков. Решение поставленной задачи осуществляется следующими основными методами:

§ автоматизацией процесса контроля, обеспечивающей независимость контроля от случайных факторов и субъективных установок преподавателя;

§ введением пооперационного контроля.

Пооперационный контроль дает возможность получить информацию об адекватности выполняемой учебной деятельности требуемой. При контроле лишь за правильностью конечного ответа такую информацию получить нельзя, так как неправильное выполнение учебного задания может быть вызвано, в общем случае, различными причинами. Существуют результаты исследований, направленных на сравнение эффективности пооперационного контроля и контроля по конечному ответу. Сравнение проводилось по ряду показателей качества сформированного навыка: правильность выполнения, время выполнения, прочность (повторная проверка через некоторый период времени) и т.д. Результаты показали, что по всем регистрируемым характеристикам пооперационный контроль более эффективен, чем контроль по конечному ответу. Следовательно, высокая степень детализации разложения учеб­ной деятельности на составляющие операции создает основу для организации пооперационного контроля, что существенно повышает каче­ство контроля знаний обучаемого.

Наличие адекватной оценки знаний обучаемого является необходимым условием повышения уровня адаптивности управления процессом обучения к индивидуальным характеристикам обучаемого. Регулирующее (корректирующее) воздействие определяется с позиций теории управления законами управления и обратной связью - информацией о состоянии управляемой системы, идущей в управляющую систему. Для процесса обучения, когда управляемой системой является обучае­мый, в качестве обратной связи выступает оценка его знаний. При этом обратная связь используется как самим обучаемым в виде различных сообщений, разъяснений, ответов, так и системой обучения, использующей ее для формирования адекватных управляющих воздействий (указанных диагностических сообщений и учебных заданий на очередной шаг обучения). При отсутствии пооперационного контроля затруднен выбор управляющего воздействия, что ухудшает качество протекания усвоения, не позволяя своевременно корректировать его ход. Таким образом, эффективность воздействия зависит от информативности обратной связи, т.е. от числа выделенных операций. Необходимо подчеркнуть, что высокая информативность обратной связи является лишь необходимым, но не достаточным условием обеспечения требуемой адаптивности процесса обучения.

Кроме того, следует отметить, что излишняя детализация разложения учебной деятельности на составляющие операции, диктуемая стремлением к улучшению качества контроля знаний обучаемого и повышения уровня адаптивности управления процессом обучения, может привести к потере психолого-педагогической целостности излагаемого учебного материала. Следовательно, и при выполнении последних двух критериев целесообразно учитывать экспертные оценки.

Заключительным критерием выделения операционного состава учебной деятельности является соблюдение ограничений на ресурсы обучающей системы. Критерий может быть строго формализован в терминах, описывающих выделяемые ресурсы. В случае, когда обучающей системой является компьютерная система обучения, размерность совокупности выделяемых операций должна определяться с учетом требуемого объема памяти, времени счета (следовательно реактивности системы) и т.д.

Содержательный анализ сформулированных критериев, использование которых целесообразно при формировании алгоритмического предписания по решению задач определенного класса показал, что основным методом выделения операционного состава предписания является метод экспертных оценок. При применении рассмотренных критериев необходимо также учитывать, что алгоритмическое предписание разрабатывается, в общем случае, не для отдельного обучаемого, а для определенной группы обучаемых, что требует усреднения проводимых оценок.

Несмотря на отсутствие строго формализованных методов построения рассматриваемых алгоритмических предписаний, они находят широкое распространение при организации процесса обучения. Эффективность применения алгоритмических предписаний в обу­чении объясняется тем, что они обеспечивают выявление конкретной системы операций, входящих в изучаемые умения и навыки, а также создают основу для управляемого и надежного усвоения указанной системы операций, а значит и формируемых умений и навыков.

Вопросы для самоконтроля

1. Что является существенной трудностью при разработке алгоритмического пре­дписания?

2. С учетом каких критериев должно осуществляться формирование состава выделяемого набора операций?

3. Приведите пример на основе обучения навыкам дифференцирования.

4. Что понимается под "свертываемостью операций"?

5. Как можно сформулировать количест­венную зависимость между элементарностью выделяемых операций и характеристиками обучаемого?

6. С помощью каких методов осуществляется контроль знаний обучаемого?

7. Какой вид контроля более эффективен: пооперационный контроль или контроль по конечному ответу? Почему?

8. Что выступает в качестве обратной связи, когда управляемой системой является обучае­мый?

9. К чему может привести излишняя детализация разложения учебной деятельности на составляющие операции?

10. Чем объясняется эффективность применения алгоритмических предписаний в обучении?

Дата добавления: 2014-01-13