Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах и улицах «Добрая дорога детства» 2
Скачать 103.15 Kb.
|
| УДК 004.942: 378 В.В. Власов, а.в.коськин v.v.vlasov, a.v.koskin Подход для решения задачи моделирования процесса передачи знаний на практических занятиях в образовательной системе APPROACH TO SOLVING THE SIMULATION OF THE TRANSFER OF KNOWLEDGE ON PRACTICAL LESSONS IN EDUCATIONAL SYSTEM В статье рассматриваются вопросы моделирования процесса передачи знаний на практических занятиях в образовательной системе. Предлагается подход построения имитационной модели системы «учитель-ученик». Ключевые слова: Образовательная система, знания, практические занятия, моделирование. The article deals with the simulation of the flow of knowledge in practical classes in the educational system. We propose an approach of building a simulation model of the "teacher-student". Keywords: The education system, knowledge, practical training, simulation. В процессе обучения студент проходит две фазы: первая, это овладение базовыми понятиями, т.е. рассмотрение основных определений и терминов дисциплины. Вторая фаза заключается в понимании концепции изучаемого предмета, создании комплексной системной картины, установлении взаимосвязи дисциплины с другими. Зачастую, студенты просто заучивают данный им материал, сдают экзамен и забывают данный курс, т.к. минуя фазу понимания, они теряют смысл изучаемого материала, дисциплина просто выпадает из общей системы взаимосвязей учебного плана. Практические и лабораторные занятия являются активными формами обучения, причем именно они во многом являются основными при освоении учебной информации. Построение модели проведения таких занятий является важной задачей при обоснованном планировании учебного процесса. Задача студента заключается в накоплении передаваемой ему информации и пополнении базы знаний. Задача преподавателя, в свою очередь, заключается в передаче информации и контроле ее освоения. Иначе говоря, передатчиком информации и контролирующим звеном является преподаватель, которого можно характеризовать уровнем знаний, уровнем умений, степенью владения предметной областью и другими факторами, описывающими степень квалифицированности преподавателя [1]. Согласно утверждениям педагогической психологии, [2] знания не могут быть переданы в готовом виде в результате обычного взаимодействия субъектов, знания могут быть усвоены только в результате определенным образом организованной деятельности обучаемых. Таким образом, необходимо рациональным образом организовать управляемое усвоение и формирование базы знаний студентов согласно предусмотренным учебным планам, с одновременным формированием необходимых умений и навыков на их основе. По виду преподавательской деятельности и форме представления учебной информации учебные дисциплины можно разделить на три категории [3]:
Учебный процесс имеет циклический характер в виде логического цикла (Рис.1):  Рисунок 1 – Логический цикл учебного процесса Такой характер учебного процесса обеспечивает ритмичность представления и усвоения информации с последовательным накоплением текущих знаний и логической завершенностью. Лекционный материал дает учащимся логически завершенные теоретические и практические сведения для их последующего усвоения и закрепления на практических и лабораторных занятиях и при самостоятельной работе. На практических и лабораторных занятиях формируются элементы практических навыков и умений. Цель самостоятельной работы – построить фрагмент системы знаний. Контрольный зачет имеет диагностирующий характер, как своевременный сигнал обратной связи для преподавателя о текущем уровне знаний (компетенций) обучаемого. Роль экзамена при циклической организации состоит в окончательной оценке уровня знаний приобретенных в данном цикле [3]. Основной задачей анализа образовательной деятельности является создание модели взаимодействия обучающего и обучаемого в процессах передачи учебной информации, т.е. формирование его личной «базы знаний», а также освоения определенных навыков и умений. Построенная модель может служить инструментом анализа и принятия управленческих решений в организационных структурах кафедры, факультета и вуза в целом. В настоящее время существует множество различных технологий преподавания, учитывающих потенциальные возможности организационных форм учебной деятельности; контрольно-диагностический и обучающий характер учебной информации и ее целевое назначение; уровень учебно-познавательной деятельности и базовой подготовки обучаемого; уровень методической и профессиональной компетенции преподавателя, психофизиологические параметры, методическую и техническую оснащенность учебного процесса; продолжительность занятия. Изучением и моделированием практических занятий еще в 1964 году занимался Л.Б. Ительсон, который предложил модель зависимости улучшения средних оценок учащихся от количества выполненных упражнений на основе статистических данных [4]. В работе [5] предпринята одна из первых попыток анализа таких факторов, как: качество памяти, число упражнений и принадлежность учащегося к той или иной категории по времени, поддержания интереса, к изучаемому материалу при однотипных повторениях как элементов, влияющих на процесс обучения. Аткинсон, Бауэр и Кротерс предлагают зависимость вероятности ошибочного ответа в п-й пробе эксперимента по обучению в виде нелинейной степенной функции, которая оценивает успешность студента по его достижениям на контрольных работах [6]. Следует отметить, что подобные модели не могут дать ясной картины о состоянии системы «обучаемый – преподаватель», т.к. используют только методы математической статистики, исключая индивидуальные особенности таких агентов системы, как преподаватель и студент, а также не учитывают множественные нелинейные связи, пронизывающее все множество обучаемых в группе. Поэтому в дополнение к статистическим методам необходимо учитывать личные особенности участников информационного обмена, выделить факторы, оказывающие наиболее сильное влияние на образовательный процесс. Стоит выделить такой существенный параметр эффективности образовательного процесса, как промежуток бесконтрольного обучения. Построенное в работе [6] уравнение линейной регрессии описывает взаимосвязь уровня успеваемости Z с длительностью промежутка бесконтрольного обучения t.  (1)Уравнение (1) говорит о том, что если средний уровень успеваемости при единичном временном интервале t=1 принять за 100%, то с увеличением t до 42 единиц средний уровень успеваемости понижается до 92%. Продолжительность бесконтрольного обучения в совокупном действии всех факторов составляет 8% и является существенным параметром эффективности процесса обучения. Таким образом, практические занятия должны проводиться с достаточной периодичностью для достижения поставленного уровня успеваемости. При планировании проведения практических занятий следует учитывать тот факт, что на среднюю успеваемость в целом оказывает влияние численность учащихся. Чем больше группа обучаемых, тем более низкую успеваемость следует ожидать. Теснота такой связи равна 38%. За основу процесса обучения можно взять такой когнитивный параметр личности как память обучаемого. При описании модели «педагог – обучаемый» в работе [7] делается вывод о том, что наиболее адекватной для описания процесса обучения моделью является математическая модель с памятью, описываемая следующим дифференциальным уравнением (2):  , (2)где x - количественная характеристика усвоенной в процессе обучения информации, b(t) - количественная характеристика потока входной информации, K - индивидуальный коэффициент восприятия информации,  - индивидуальное время запаздывания в восприятии информации, которое можно также оценить по тому, как студент сдает отчеты по лабораторным работам и практическим семинарам, и если не успевает в обозначенный срок, то параметр растет.В случае если обучаемый не закрепляет полученные знания на практике, то процесс понимания усвоенного проходит недостаточно эффективно, следовательно, происходит забывание, скорость которого зависит от индивидуальных способностей студента. Практические занятия являются одним и способов закрепления и контролирования полученных знаний. С точки зрения математической психологии объем знаний уменьшается согласно экспоненциальному закону [8]. При постоянной величине усилий, вкладываемых в образование студента, объем запоминаемого материала x будет выражаться следующей функцией (3):  , (3)где С1, С2 – постоянные, a – показатель, определяющий скорость восприятия (a<0). Нельзя отрицать тот факт, что группу обучаемых связывают межличностные, межгрупповые связи, благодаря которым более слабые студенты могут повышать свой уровень знаний за счет успешно обучающихся студентов. Можно предположить, что группа студентов – это не совокупность разрозненных агентов образовательного процесса, которые развиваются отдельно друг от друга, а система, для которой свойственно коэволюция, т.е. взаимодействующее развитие всех членов, таким образом, нельзя оценивать успешность обучения всей группы, как суммирование достижений отдельных ее членов, здесь необходимо описание с помощью нелинейной динамики. Отношения студента с одногруппниками определяется индексом социометрического статуса, определяемого по формуле (4):  , (4)где Сi – социометрический статус i-члена, R+ и R- – полученные i-членом выборы, Z – знак алгебраического суммирования числа полученных выборов i-члена, N – число членов группы [9]. Было определено, что социальный статус студента и образованные внутренние группы в процессе обучения, сами по себе не оказывают влияние на процесс накопления знаний, однако, оказывают влияние при выборе партнера для повышения уровня знаний при самостоятельной работе с помощью другого студента. Для случая отсутствия взаимосвязей в группе («каждый сам за себя») может произойти ситуация, представленная на рисунке 2.  Рисунок 2 - Протекание процесса обучения двух студентов в режиме с обострением В первом случае оба студента успешно повышают свой уровень знаний, а во втором видно, что один из студентов отстает от своего одногруппника, т.к. уровень его априорных знаний недостаточен для восприятия текущей информации от преподавателя. Процесс передачи знаний членам студенческой группы можно представить как термодинамический процесс горения, протекающий в режиме с обострением. Такая модель описывается следующими уравнениями (5):   ,  ,  (5)При такой интерпретации «пространственная координата» x характеризует «удаленность друг от друга» частей системы, т.е. тесноту социальных взаимоотношений, переменная i – время, T - плотность информации, уровень знаний, тезаурус. Смысл нелинейных зависимостей также весьма прост. Растущая функция Q(T) отражает тот факт, что чем больше мы знаем, тем выше шанс узнать что-то новое (производство информации). Степенная зависимость k(T) отражает интенсивность передачи информации от обучающего к обучаемым. Сам процесс коэволюции можно представить в следующем виде (рис. 3).  Рисунок 3 – Коэволюция обучаемых в группе Оптимальным решением задачи моделирования передачи знаний на практических занятиях в образовательной системе можно считать построение имитационной модели двух взаимодействующих элементов «преподаватель-студент» с учетом их личностных характеристик, а также взаимосвязью обучаемых в группе. Таким образом, будут учитываться такие параметры обучаемого, как уровень априорных знаний, степень восприятия информации, скорость забывания, а также индекс тесноты связи с одногруппниками. Процесс обучения должен описываться нелинейными уравнениями, подобными тем, которые используются в модели тепловых структур для процесса горения, разработкой которой начали заниматься ученые из института им. Келдыша под руководством С.П. Курдюмова. Результат их исследований был применен не только для описания физического процесса выделения и распространения энергии, но и для распространения информации о какой-либо проблеме в научной среде. Для построения конечной модели математического описания проведения практических занятий требуется установление уровня априорных знаний на основе тезауруса, формируемого на лекциях [10]; когнитивные параметры, такие как скорость восприятия иные, предполагается установить на основе анализа данных за прошедшие семестры обучения. Также, на основе экспертных оценок требуется определить индекс социометрического статуса для каждого студента, тем самым описав связи в учебной группе. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Власов Виктор Викторович ФГБОУ ВПО «Госуниверситет – УНПК», г. Орел Аспирант Тел.: 8 (4862) 33-63-39 E-mail: vlasv-viktr@rambler.ru Коськин Александр Васильевич ФГБОУ ВПО «Госуниверситет – УНПК», г. Орел Доктор технических наук, профессор, директор УНИИ ИТ Тел.: 8 (4862) 41-98-15 E-mail: koskin@ostu.ru |
Добавить документ в свой блог или на сайт
