Технология выбора значений параметров модели обучения

Лекция 14

Дружественный интерфейс, рассчитанный на пользователя-непро­граммиста, обеспечивает предельную доступность использования МОНАП-ПЛЮС для разработки ЭОС. В то же время существенной трудностью для эксперта-педагога могут оказаться дидактические аспекты предлагаемой технологии проектирования ЭОС. В связи с этим особую актуальность приобретает анализ выбора значений параметров модели обучения, который должен осуществить эксперт-педагог в процессе проектирования, определяя тем самым дидактические характеристики разрабатываемой ЭОС.

Определены следующие параметры модели обучения:

J - число типов изучаемых операций;

N - число гипотез о состояниях обученности;

- предаварийное число шагов обучения;

- оптимальное значение трудности учебного задания;

- интервал изменения значения трудности учебного задания;

DP ₁ - первый интервал изменения значений элементов вектора

DP ₂ - второй интервал изменения значений элементов вектора .

В результате разработки алгоритмического предписания по решению учебных задач в заданной ПО обучения эксперт-педагог определяет число типов изучаемых операций (значение параметра J).

На следующем шаге предлагается выбрать значение максимальной сложности задания (значение параметра ), определяющей максимально возможное число задач в задании, учитывая при этом следующие основные критерии:

§ выполнение ограничений на суммарное время решения всех задач задания на каждом шаге обучения;

§ обеспечение комфортности обучающего диалога;

§ соответствие уровню априорной компетентности обучаемых;

§ соответствие психофизиологическим характеристикам обучаемых;

§ увеличение уровня достоверности оценки знаний обучаемых;

§ создание условий для повышения адаптивности процесса обучения.

Указанные критерии раскрываются следующим образом.

Выполнение ограничений на суммарное время решения всех задач задания на каждом шаге обучения означает, что должно выполняться следующее неравенство:

(5.1)

где: t(k) - время выполнения задания на k-м шаге обучения;

- число операций типа j используемых при решении всех задач задания на -м шаге обучения;

- время выполнения операций типа j на k-м шаге обучения;

- допустимое время выполнения задания.

Значение должно определяться с учетом санитарно гигиенических ограничений на интенсивность труда обучаемого и ограничений, накладываемых требованием обеспечить диалоговый темп обучения.

Диалоговый темп обучения является необходимым условием организации немедленного контроля знаний обучаемого. Основное преимущество немедленного контроля над отсроченным заключается в том, что он создает условия для оперативной корректировки знаний обучаемого, повышая тем самым эффективность процесса обучения.

Далее для каждого типа операции необходимо оценить значения , учитывая при этом, что указанные значения в общем случае являются переменными величинами, то есть:

(5.2)

где: - время выполнения операции типа j в случае, когда достигнут требуемый уровень обученности по заданной операции.

Оценив значения и и зная структуру записей файла ПРЕДМЕТ (значения ), эксперт-педагог может перейти к оценке значения параметра в соответствии с рассмотренным критерием.

Под обеспечением комфортности обучающего диалога подразумевается выполнение такого ограничения на число учебных задач задания, при котором каждое задание может быть размещено на одном экране. Таким образом, внимание обучаемого сосредотачивается только на выполнении учебного задания и не отвлекается на такие технические операции как "листание" экранов.

Критерии соответствия значения уровню априорной компетентности обучаемых и их психофизиологическим характеристикам (состоянию памяти, внимательности и т.д.) естественно формулируются (как и при определении набора типовых операций) следующим образом: чем выше указанные характеристики обучаемых,тем больше может быть значение , так как по существу оценки осуществляются на основе именно этих характеристик.

Увеличение уровня достоверности оценки знаний обучаемых связано с ростом значения параметра . Это объясняется тем, что в МОНАП-ПЛЮС используется байесовский подход для оценки вероятностей правильного применения операций, то есть, чем больше значение , тем выше уровень достоверности оценки .

Создание условий для повышения адаптивности процесса обучения означает следующее. При = 1 учебное задание на каждом шаге обучения состоит из одной задачи, то есть индивидуализация обучения осуществляется за счет формирования задания требуемой трудности на базе одного класса задач. При > 1 создаются условия, при которых трудность формируемого задания может быть ближе к оптимальной за счет расширения типов используемых задач. Кроме того, сложность задания может варьироваться гораздо в более широких пределах, чем в первом случае. Таким образом, может быть повышена адаптивность процесса обучения. При этом необходимо учитывать, что с ростом значения увеличивается время счета, требуемое для определения свойств формируемого задания на очередной шаг обучения.

После того, как наложены ограничения на сложность учебного задания, эксперт-педагог должен ввести шкалу, по которой будут оцениваться знания обучаемых, определив для этого число гипотез о состояниях обученности (значение параметра N). Обоснованием для выбора той или иной шкалы могут служить следующие критерии:

§ необходимая точность идентификации знаний обучаемых;

§ предъявляемые требования к конечному уровню обученности, значение которого аналитически зависит от числа гипотез;

§ выполнение ограничений на минимально требуемую скорость усвоения учебного материала, определяемую значениями предаварийного числа шагов обучения (параметра Dk) и 1-го интервала изменения значений вероятностей правильного применения операций (параметра DP ₁);

§ выполнение ограничений на точность измерения "порога стресса", определяемого значением 2-го интервала изменения значений вероятностей правильного применения операции (параметра DP ₂);

§ выполнение ограничений на область допустимых значений параметра Dk;

§ создание условий для повышения адаптивности процесса обучения.

Указанные критерии означают следующее.

Вероятность правильного применения изучаемой операции может принимать одно из значений от до, то есть, чем больше значение параметра N, тем точнее может быть идентификация знаний обучаемого.

Требуемое значение вероятности правильного применения изучаемой операции определяется равным , то есть, чем больше значение параметра N, тем автоматически выше предъявляемые требования к конечному уровню обученности.

Значения параметров DP ₁ и Dk определяют минимально требуемую скорость усвоения учебного материала, предъявляемую к обучае­мому, то есть, если рост значения вероятности правильного применения любой из изучаемых операций за Dk шагов обучения будет не больше заданного, то обучаемый будет исключен системой по аварийному оконча­нию обучения при условии, что не было стрессовых ситуаций (неожи­данных резких спадов). В связи с этим большое значение имеет размер области допустимых значений параметра DP ₁, определяющего минимально требуемую величину роста значений вероятностей. Область допустимых значений параметра DP ₁ определяется следующим образом:

(5.3)

Таким образом, чем больше значение параметра N, тем больше размер области допустимых значений параметра DP ₁, то есть шире возможности эксперта-педагога по заданию дидактических характеристик ЭОС.

Значение параметра DP ₂ (2-й интервал изменения значений вероятностей) определяет "порог стресса", предназначенный для предотвращения ложного аварийного окончания обучения. Так, если процесс обучения проходил с требуемой скоростью усвоения, но произошел неожиданный спад и оказалось, что рост значения вероятности правильного применения операции за Dk шагов обучения не больше величины, задаваемой параметром DP ₁, то, следовательно, выполнилось необходимое условие аварийного окончания. Тем не менее, оно блокируется в случае, когда величина спада, определяемая как абсолютная разность значений вероятностей правильного применения операций на двух последовательных шагах обучения, больше величины, задаваемой параметром DP ₂. В связи с этим большое значение имеет как точность измерения "порога стресса", так и размер области допустимых значений величины, определяющей "порог стресса". Область допустимых значений параметра DP ₂ определяется следующим образом:

(5.4)

Таким образом, чем больше значение параметра N, тем выше точность измерения "порога стресса" и больше размер области его допустимых значений, то есть, как и в случае с параметром DP ₁, шире возможности эксперта-педагога по заданию дидактических характеристик ЭОС.

Однако требуется отметить, что рост значения параметра N приводит к увеличению объема используемых ресурсов (времени счета и памяти). Кроме того, и что особенно важно, необходимо учитывать, что точность идентификации знаний обучаемого зависит не только от значения параметра N, но также и от числа операций , используемых для решения учебных задач (то есть от сложности учебных задач), так как в условиях использования байесовского подхода к оценке вероятностей правильного применения операций, переход из одного состояния обученности в другое, при значительном числе таких состояний, требует и значительного числа испытаний (значительного числа применений операций y _j).

При уменьшении значения параметра N происходит уменьшение степени точности оценки вероятности правильного применения из­учаемой операции (уменьшается число вводимых состояний обученности). Следствием этого является то, что фактическое улучшение знаний обучаемого может быть не распознано подсистемой управления обучением. Одним из методов предотвращения указанной ситуации, которая может привести к необоснованному аварийному окончанию, является увеличение значения параметра Dk, при соблюдении ограничений на область его допустимых значений. При этом необходимо учитывать, что рост значения параметра Dk приводит к увеличению объема используемых ресурсов (времени счета и памяти).

Из проведенного анализа предложенных критериев следует, что рост значения параметра N является одним из условий, направленных на повышение адаптивности процесса обучения.

После введения шкалы оценки целесообразно провести уточнение значений параметров, которые были определены при ее введении. Например, необходимо учитывать, что:

§ для сохранения введенного уровня "строгости" и "требователь­ности" проектируемой ЭОС, определяемого значениями параметров DP ₁ и Dk, при увеличении значения параметра DP ₁ необходимо увеличить значение параметра Dk;

§ "смягчения характера" ЭОС можно добиться, уменьшая значение параметра DP ₁ и (или) увеличивая значение параметра Dk и т.д.

Рассматриваемый этап процесса проектирования ЭОС завершается путем определения значений оптимальной меры трудности учебного задания (параметр ) и интервала ее изменения (параметр ). Трудность учебного задания определяется как средняя доля ошибок, ожидаемых при его выполнении. В общем случае рекомендуется средняя мера трудности, равная 0,5. Естественно, что для способных, компетентных обучаемых с высокими психофизиоло­гическими характеристиками указанное значение может быть увеличено, а для слабых - уменьшено. На каждом шаге обучения подсистема управления обучением стремится стабилизировать меру трудности формируемых ею учебных заданий, то есть интервал изменения трудности, задаваемый экспертом-педагогом, определяет допустимый разброс значений трудности, а, значит, во многом уровень адаптивности ЭОС к индивидуальным характеристикам обучаемых.

Определяя значения рассматриваемых параметров, эксперт-педагог выражает тем самым свое представление о том, как должен осуществляться процесс обучения. Таким образом, в зависимости от присвоенных значений параметров, ЭОС будет принимать те или иные личностные характеристики эксперта-педагога от "терпеливой" и "снисходи­тельной" до "требовательной" и "строгой".

Необходимо отметить, что предложенная технология не является строго обязательной и набор критериев, рекомендуемый для использования при определении значений параметров модели обучения, не является исчерпывающим. Это обусловлено тем, что эксперт-педагог, как и любой другой эксперт, чаще всего принимает решения интуитивно, на основе собственного профессионального опыта. Рассмотренная технология выбора значений параметров модели обучения призвана только помочь эксперту-педагогу принять обоснованные решения, существенно не ограничивая его при этом. В то же время, целесообразность ее использования не вызывает сомнений, так как она вскрывает взаимосвязи и взаимозависимость параметров модели обучения.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие критерии необходимо учитывать при выборе значения максимальной сложности задания, определяющей максимально возможное число задач в задании?

2. В чем заключается основное преимущество немедленного контроля знаний обучаемого над отсроченным?

3. Что означает создание условий для повышения адаптивности процесса обучения?

4. Какие критерии могут служить для выбора той или иной шкалы, по которой будут оцениваться знания обучаемых?

5. Для чего предназначен «порог стресса»?

6. От каких параметров зависит точность идентификации знаний обучаемого?

Дата добавления: 2014-01-13