Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Проблемы применения экспертных систем для конструирования содержания обучения
1.1. Построение профильного обучения в системе общего образования 12
1.2. Проблемы конструирования содержания профильного обучения 29
1.3. Информационные процессы и экспертные системы в профильном обучении 44
Выводы по первой главе 53
ГЛАВА 2. Теоретические основы конструирования содержания профильного обучения с применением экспертной системы
2.1. Педагогические условия конструирования содержания профильного обучения 54
2.2. Компетентностный подход к конструированию индивидуальной образовательной траектории профильного обучения 70
2.3. Этапы построения базы знаний экспертной системы на основе фреймовой модели структурирования профильной учебной информации 82
2.4. Алгоритм конструирования содержания профильного обучения 93
Выводы по второй главе 108
ГЛАВА 3. Применение экспертной системы для конструирования содержания профильного курса «информатики»
3.1. Конструирование структур профильных учебных элементов 110
3.2, Оценка эффективности технологии конструировании содержания профильного обучения с применением экспертной системы 123
Выводы по третьей главе 140
Заключение 142
Библиографический список 145
- Построение профильного обучения в системе общего образования
- Проблемы конструирования содержания профильного обучения
- Педагогические условия конструирования содержания профильного обучения
- Конструирование структур профильных учебных элементов
Введение к работе
Актуальность исследования. Ориентиром стратегических изменений российского образования предусмотрено введение в общеобразовательную школу системы профильного обучения. Основная идея профильного обучения состоит в усилении индивидуализации, функциональности, эффективности образовательного процесса, что позволит более полно учитывать интересы, склонности и способности учащихся в соответствии с их профессиональными намерениями.
В российской и зарубежной школе накоплен опыт профильного обучения, основа которого заложена в многообразии гимназий, лицеев, школ и классов с углублённым изучением ряда предметов. Вопросам организации и сопровождения профильного обучения уделяется значительное внимание. В работах П.С. Лернера, В.А. Орлова, Н.Ф. Родичева, С.Н. Рягина, С.Н. Чистяковой и др. отражены вопросы разработки основ профильного обучения; Г.А. Ворониной, Т.Б. Захаровой, А.А. Кузнецова, Н.В. Макаровой, И.М. Осмоловской, Н.Д. Угриновича, В.П. Шестакова и др. - проблемы содержания профильного обучения; С.Г. Броневщука, Е.В. Ворониной, Н.Л. Древницкой, И.А. Казьминой и др. - рекомендации по практической реализации профильного обучения; А.А. Кузнецова, Л.О. Филатовой, А.В. Хуторского и др. - применение компетентностного подхода как фактора развития преемственности школьного и вузовского содержания образования; Д.Ш, Матроса, Е.С. Полат, А.В. Хуторского и др. - использование информационных технологий для организации образовательного процесса.
Анализ теоретических исследований и педагогической практики показал, что недостаточное внимание уделяется технологии отбора и структурирования содержания обучения, а также возможностям информационных технологий для
повышения эффективности реализации профильного обучения в общеобразовательном учреждении.
Конструирование содержания профильного обучения требует обработки значительных массивов нечисловой и слабоформализуемой информации, характерной для педагогической деятельности (Ю.К. Бабанский, А.А. Мирошниченко, B.C. Черепанов). В современных условиях для конструирования содержания профильного обучения более эффективным является использование информационных технологий посредством экспертных систем. Построение базы знаний экспертной системы на основе фреймовой модели позволяет отразить минимально необходимое содержание предметной области с учётом её количественной и качественной оценок.
Таким образом, в процессе подготовки к реализации профильного обучения установлены противоречия между потребностью в осуществлении профильного обучения и недостаточной разработанностью технологии конструирования его содержания; между возможностью и игнорированием использования экспертных систем для конструирования содержания профильного обучения. В связи с этим возникает проблема: какова должна быть педагогическая технология, позволяющая обеспечить конструирование содержания профильного обучения с применением экспертной системы?
Цель исследования: разработать, обосновать технологию конструирования содержания профильного обучения с применением экспертной системы и опытно-экспериментальным путём доказать эффективность её реализации.
Объектом исследования является конструирование содержания профильного обучения в общеобразовательном учреждении.
Предметом исследования является технология конструирования содержания профильного обучения с применением экспертной системы.
Гипотеза исследования основана на предположении о том, что технология конструирования содержания профильного обучения
с применением экспертной системы повысит эффективность профильного обучения, если будут реализованы:
педагогические условия конструирования содержания профильного обучения;
этапы построения базы знаний экспертной системы на основе фреймовой модели профильной учебной информации;
алгоритм конструирования содержания профильного обучения с применением экспертной системы.
В соответствии с целью, объектом, предметом и гипотезой исследования определены следующие задачи:
осуществить анализ и обобщение теоретических исследований, практического опыта по проблеме конструирования содержания профильного обучения;
выявить и обосновать педагогические условия конструирования содержания профильного обучения;
разработать этапы построения базы знаний экспертной системы на основе фреймовой модели структурирования профильной учебной информации;
создать алгоритм конструирования содержания профильного обучения с применением экспертной системы.
Методологическую основу исследования составляют
дифференцированный, личностно-ориентированный, компетентностный, тезаурусныи, квалиметрическии подходы к конструированию содержания обучения, а также общедидактические принципы организации процесса обучения.
Теоретической основой исследования являются работы в области:
- теории содержания образования (Ю.К. Бабанский, В.П. Беспалько,
Б. Блум, Л.И. Гурье, Н.С. Ладыжец, B.C. Леднёв, И.Я. Лернер,
В.В. Краевский, М.Н. Скаткин и др.);
профильного обучения (С.Г. Броневщук, А.А. Мирошниченко, Н.М. Шахмаев и др.);
педагогической кибернетики и квалиметрии (А.С. Казаринов, Д.Ш. Матрос, A.M. Сохор, А.И. Субетто, B.C. Черепанов и др.);
информационных технологий и систем искусственного интеллекта (Г.А. Атанов, Б.С. Гершунский, Т.А. Кувалдина, Д.Ш. Матрос, П.К. Петров, Е.С. Полат, И.В. Роберт, Б.Е. Стариченко и др.).
Методы исследования. Для решения поставленных в исследовании задач была использована совокупность общенаучных и педагогических методов: теоретические - анализ научной литературы по проблеме исследования, классификация, аналогия, синтез, моделирование; эмпирические -анкетирование, интервьюирование, беседы, педагогический эксперимент, метод групповых экспертных оценок; методы математической статистики.
Опытно-экспериментальной базой исследования стали средние общеобразовательные школы № 3 и № 4, гимназии № 6 и № 8 г. Глазова, средняя общеобразовательная школа № 27 г. Ижевска Удмуртской Республики.
Основные этапы исследования. Исследование проводилось в течение 2000-2006 гг. в три этапа.
На первом этапе исследования (2000-2003 гг.) проводилось изучение научной и учебно-методической литературы по теме диссертационного исследования; обобщался отечественный и зарубежный опыт организации профильного обучения; изучалось современное состояние исследуемой проблемы; формулировалась гипотеза, уточнялись задачи дальнейшего исследования; рассматривались возможности применения информационных технологий для решения поставленных задач.
На втором этапе исследования (2003-2005 гг.) были разработаны и внедрены в практику образовательных учреждений технология конструирования содержания профильного обучения с применением
экспертной системы, учебно-методические материалы для учителей и обучающихся.
На третьем этапе исследования (2005-2006 гг.) проводилась обработка и анализ результатов опытно-экспериментальной работы по проверке эффективности профильного обучения, содержание которого конструировалось с использованием разработанной технологии; обобщались результаты исследования, формулировались выводы.
Научная новизна исследования:
выявлены педагогические условия конструирования содержания профильного обучения с применением экспертной системы, включающие; 1) проведение диагностики по уровням обученности и профессиональным предпочтениям обучающихся; 2) отбор профильной учебной информации на основе квалиметрического подхода; 3) построение фреймовой модели профильной учебной информации; 4) установление субъект-субъектных взаимоотношений участников образовательного процесса: обучающегося, учителя, педагога-когнитолога; 5) проведение периодического мониторинга и корректировки профильной учебной информации;
разработаны этапы построения базы знаний экспертной системы на основе фреймовой модели представления профильной учебной информации, которая учитывает количественную и качественную оценку исследуемой предметной области;
предложен алгоритм конструирования содержания профильного обучения с применением экспертной системы с учётом выявленных педагогических условий, тем самым рассмотрена возможность построения индивидуальных образовательных траекторий для обучающихся.
Теоретическая значимость исследования:
- уточнено понятие «индивидуальная образовательная траектория
профильного обучения»;
обоснованы педагогические условия конструирования содержания профильного обучения;
предложена фреймовая модель структурирования профильной учебной информации, учитывающая количественную и качественную оценку исследуемой предметной области;
определены критерии эффективности профильного обучения, содержание которого конструируется с применением экспертной системы.
Практическая значимость исследования:
разработаны и внедрены в учебный процесс средних общеобразовательных учреждений педагогическая технология конструирования содержания профильного обучения с применением экспертной системы, учебные программы по информатике для гуманитарного и социально-экономического профилей, созданные на основе экспертных методов, учебно-методическое пособие для учителей и учащихся;
сконструированы и внедрены в практику индивидуальные образовательные траектории обучающихся, электронный тезаурус учебных элементов по отдельным темам профильного курса; составлен понятийно-терминологический словарь по проблеме конструирования содержания профильного обучения;
материалы исследования могут быть использованы в практике общеобразовательных учреждений, осуществляющих профильное обучение, самообразовательной деятельности обучающихся, а также в системе подготовки и переподготовки педагогических кадров.
Достоверность и обоснованность результатов исследования обусловлены адекватностью используемых методов целям и задачам исследования; сочетанием методов теоретического и экспериментального исследования; использованием на всех этапах научно-обоснованных методов обработки полученной информации.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Педагогические условия конструирования содержания профильного
обучения с применением экспертной системы включают:
проведение диагностики по уровням обученности и профессиональным предпочтениям обучающихся;
отбор профильной учебной информации на основе квалиметрического подхода;
построение фреймовой модели профильной учебной информации;
установление субъект-субъектных взаимоотношений участников образовательного процесса: обучающегося, учителя, педагога-когнитолога;
проведение периодического мониторинга и корректировки профильной учебной информации.
2. Этапы построения базы знаний на основе фреймовой модели
профильной учебной информации:
подготовительный этап (формирование рабочей и экспертной групп, уточнение предметной области);
этап рабочей группы (отбор профильной учебной информации);
этап экспертной группы (экспертиза профильной учебной информации);
этап рабочей группы (построение фреймовой модели профильной учебной информации);
этап экспертной группы (экспертиза фреймовой модели профильной учебной информации);
этап рабочей группы (реализация фреймовой модели профильной учебной информации);
заключительный этап (анализ и корректировка реализации фреймовой модели профильной учебной информации в результате совместной деятельности рабочей и экспертной групп).
3. Алгоритм конструирования содержания профильного обучения с применением экспертной системы, состоящий из трёх этапов: подготовительного, основного и заключительного. Этапы алгоритма осуществляются с учётом выявленных педагогических условий и учитывают индивидуальные способности, склонности, дальнейшие профессиональные намерения обучающихся.
Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялись посредством докладов, выступлений, публикаций на международных, всероссийских, региональных научно-практических конференциях (г. Москва, 2005, 2006; Н. Новгород, 2005; Томск, 2005; Иркутск, 2005; Челябинск, 2005; Глазов, 2003, 2004, 2005, 2006); аспирантских семинарах, заседаниях кафедры информатики Глазовского государственного педагогического института им. ВТ. Короленко, городских методических объединениях учителей информатики г. Глазова.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, списка библиографии (216 наименований, из них 5 источников из глобальной сети Интернет) и приложений.
Построение профильного обучения в системе общего образования
Отличительной особенностью российского общества на рубеже конца XX- начала XXI в. является стремление к самоопределению в различных областях - политике, экономике, культуре, образовании. Это привело к противоречию между общественными потребностями и запросами, с одной стороны, качеством содержания среднего образования - с другой. Образование не может пассивно идти вслед за событиями и изменениями в обществе, оно должно ориентировать общество на новые перспективы, решать жизненно важные проблемы.
Результатом изменения государственной политики в области образования стали пакеты нормативных документов: Закон РФ «Об образовании», Национальная доктрина образования в Российской Федерации до 2025 года, Федеральная программа развития образования на 2000-2005 годы, Концепция модернизации российского образования на период до 2010 года, Концепция профильного обучения на старшей ступени общего образования [63; 177; 85; 86].
Образование необходимо каждому человеку, так как именно образование принципиально работает для его будущего, предопределяя личностные качества каждого человека, его знания, умения, навыки, мировоззренческие и поведенческие приоритеты, а, следовательно, в конечном итоге, -экономический, нравственный, духовный потенциал общества, цивилизации в целом, являясь критерием уровня их развития [30; 35; 80; 96]. Поэтому образование необходимо рассматривать при диалектическом осмыслении и в единстве четырёх аспектов: как ценность, как система, как процесс, как результат [197]. В настоящее время образование, и в частности школьное образование, -это специально организованный процесс развития и саморазвития личности, связанный с овладением социально значимым опытом человечества, основой которого становится собственный опыт обучаемого [99]. Этот процесс воплощается в знаниях, умениях, творческой деятельности и эмоционально-ценностном отношении к миру. Необходимое условие сохранения и развития материальной и духовной культуры, образование является триединым целостным процессом «образования (становления) личности - усвоения опыта, воспитания и развития» [103, с. 28]. Процесс образования неразрывно связан с обществом, являясь его функцией, и служит для достижения понимания связей и согласованности между разнообразными областями знания и опыта [21; 40; 169]. Поэтому образование - это «вид социализации как процесс и результат институализированной и педагогически организованной социализации человека, осуществляемой в его интересах и (или) в интересах общества, которому он принадлежит» [39, с. 3].
Сегодня общество заинтересовано в том, чтобы граждане были способны самостоятельно принимать решения, творчески подходить к решению возникающих проблем, активно действовать, гибко адаптироваться к динамично изменяющимся условиям жизни. Образование начинает рассматриваться в качестве общенациональной задачи, так как образованный человек в процессе своей работы гораздо быстрее возвращает обществу вложенные в него средства.
Процесс преобразования общества и процесс преобразования системы образования находятся во взаимодействии: один процесс обусловливает другой, ускоряет его или же тормозит, если он не развивается в том же направлении и с соответствующей скоростью.
Наиболее перспективные направления изменения системы образования: замена закрытой системы образования открытой образовательной средой; ? индивидуализированный характер образования; ? утверждение самообразования в качестве ведущей функции образования; ? формирование системы образования в течение всей жизни; введение на старшей ступени общеобразовательной школы профильного обучения [87; 128; 143].
Обучение - основной путь получения образования, процесс овладения знаниями, умениями и навыками под руководством учителя; в ходе этого процесса формируется эмоционально-ценностное отношение к действительности [11]. Обучение - это акт взаимодействия учителя и ученика, в результате которого последний усваивает некий социальный опыт (социальную культуру). В процессе обучения меняется деятельность учителя и ученика, а также свойства последнего как результат этого процесса [105]. Обучение также тесно связано с воспитанием. В результате процесса обучения должны сформироваться жизненно значимые умения, ответственность в ситуации выбора, а также рефлективные способности [99].
Процесс обучения происходит во времени и делится на четыре этана: 1. Постановка цели перед учеником и принятие её последним. 2. Организованное восприятие новой информации и её осмысление. 3. Закрепление восприятия и первично усвоенной на предыдущем этапе информации. 4. Проверка информации [109]. Главными составляющими процесса обучения являются: деятельность преподавания, деятельность учения и содержание образования [109]. Учение как деятельность обучающегося, обеспечивающая познание, разворачивается как процесс, основным результатом которого становится формирование познавательных способностей на основе усвоения учебной информации, овладения соответствующими умениями и навыками. Деятельность преподавания подразумевает передачу учителем учебной информации (некоторые авторы для обозначения этого понятия используют термины «учебный материал» и «получаемые знания») ученикам для усвоения. Усвоение - это «слияние нового опыта с прежним опытом, новой информации с уже осознанной ранее» [105, с. 24], а «способы деятельности, усваиваемые учащимися, становятся их навыками и умениями» [105, с. 33]. Применительно к специфике данной работы также будем пользоваться термином «учебная информация». Строгого определения понятия «учебная информация» не существует. Это обусловлено тем, что нет точного определения информации. Подобные понятия обычно поясняются на примерах или путём сопоставления с содержанием других понятий [73; 185].
В процессе обучения, с одной стороны, происходит передача информации, с другой - приём. На всех этапах исторического развития человеческой цивилизации проблема передачи информации была и остаётся одной из самых актуальных. Четыре информационные революции, происшедшие в истории развития цивилизации, связаны с кардинальными изменениями в сфере накопления, хранения и обработки информации.
Подобные преобразования были объективно предопределены. Каждому последующему витку развития человеческого общества предшествовал бурный рост потоков и объёмов информации. А непрерывный рост суммы человеческого знания к III тысячелетию привел к качественному скачку («информационному взрыву»), и современному человеку недоступно овладение значительной частью всего массива знаний. Социологи считают, что объём информации каждые десять лет увеличивается в два раза.
В связи с этим необходимо подчеркнуть, что традиционные формы обучения становятся менее эффективными. В качестве передатчика информации ранее традиционно служил учитель, а приёмником и по сей день выступает обучающийся. Но учитель, а с ним готовые знания теряют былой авторитет, основанный на вековой мудрости, которую они выражают. Обучающийся всё чаще относится к передаваемым знаниям как к информации, извлекаемой (самостоятельно) из среды, в которой её существует потенциально неограниченное количество. Эту среду составляют не только учителя, книги, но к ним добавились электронные учебники, Интернет.
Проблемы конструирования содержания профильного обучения
На современном этапе развития среднего (полного) образования сложилась такая ситуация, когда, с одной стороны, временной ресурс возможностей ученика по усвоению учебного материала близится к пределу, а с другой - педагоги испытывают дефицит образовательной, научно-методической, учебной, справочной и других видов информации. В результате в процессе формирования учебного материала его объём, состав и структура фактически отдаются во власть интуиции, квалификации и опыта педагога (В.П. Беспалько, B.C. Леднёв) [20; 104].
Но среди всех появившихся или обострившихся проблем центральной видится, с одной стороны, дефицит учебного времени, а с другой -непрерывный экспоненциальный рост научной информации, что находит отражение в школе, где содержание образовательных предметов развивается по экстенсивному пути (Б.С. Гершунский, Д.Ш. Матрос, Т.И. Шамова) [33; 116; 198].
Кроме того, В.И. Гинецинский отмечает, что практика обучения нередко идёт впереди теории [37]. Учитель старается дать как можно больше материала, а в результате учащиеся оказываются пассивными слушателями, на которых обрушивается значительный объём информации. Это приводит к фрагментарному усвоению разрозненных фактов. Таким образом, при анализе работ в области содержания образования выявляется несоответствие содержания общего образования интересам и возможностям учащихся, что приводит к снижению его качества, нарушению межпредметных и внутрипредметных связей, неоправданному дублированию материала, а также низкой профильной ориентации предлагаемых знаний и умений в средней школе для применения их в будущей профессиональной деятельности (Б.П. Беспалько, Б.С. Гершунский, B.C. Леднёв, П.И. Пидкасистый, М.Н. Скаткин, Т.И. Шамова) [20; 33; 34; 104; 144; 168; 198].
В результате подобной работы школу захлестнули «непрофессиональные инновации», как следствие, возникло неуправляемое дробление профилей, насыщение школы десятками учебных дисциплин и курсов, расширение предметных областей за счёт увеличения числа учебных предметов, несовпадение по классам изучения учебного материала, резкое снижение учебного времени на предметы, относимые к федеральному компоненту образования; отсутствие преемственности между образовательными стандартами старшей ступени общеобразовательной школы и высшей школы [43]. Всё это привело к появлению многочисленных подготовительных курсов при вузах, репетиторства, что приводит к перегрузке учащихся [40; 117; 144; 158], так как они помимо этого заняты ещё непосредственно подготовкой к урокам.
Научное познание действительности с каждым годом углубляется и расширяется, выдвигаются иные требования к содержанию образования. Специфические цели профильного образования определяют вариативный компонент содержания образования. В том числе: развитие специальных способностей; формирование учебной среды, благоприятствующей повышению успеваемости; воспитание определенных (соответствующих выбранному профилю) качеств личности [31].
От выпускников общеобразовательной школы требуется умение творчески подходить к решению проблемы, самостоятельно получать новую информацию, оперировать растущими объёмами знаний [23]. И, наверное, самым главным сейчас становится тот факт, что ни один человек не в состоянии переработать весь поток обрушивающейся ежедневно информации. Согласно исследованиям, при затрате на информационную деятельность 50 % рабочего времени, специалист в состоянии освоить лишь 10-12 % информации по своей узкой специальности [74].
Традиционный подход к определению целей образования ориентирует на сохранение экстенсивного пути развития школы. С позиций этого подхода, чем больше знаний приобрёл ученик, тем лучше, тем выше уровень его образованности. Но уровень образованности, особенно в современных условиях, не определяется объёмом знаний, их энциклопедичностью. А потому, как отмечают многие авторы, нельзя дальше совершенствовать содержание образования за счет простого увеличения его объема, включая в содержание образования новые дисциплины [99]. Судя по всему, одно из главных умений, которое сегодняшний выпускник школы должен получить в процессе обучения, - умение находить и правильно применять полученную информацию. В этом смысле предметы, формирующие информационную культуру и компетентность, приобретают особое значение в курсе средней общеобразовательной школы.
Быстрое развитие науки и технологий, и многократно возросший в связи с этим объём возникающей новой информации требуют также непрерывной адаптации человека к постоянно изменяющейся окружающей среде. Об этом говорилось еще в 1970 г. на XV Генеральной конференции ЮНЕСКО (документы которой носят рекомендательный характер) [29]. Такая ситуация, естественно, должна привести и к иному подходу к передаче знаний подрастающему поколению, а значит, и содержание образования будет отличаться от того, которое было, допустим, даже 5-10 лет назад. Важнее становится не просто передача опыта, накопленного предыдущими поколениями, а подготовка личности, способной к непрерывному образованию. Иными словами, потребовалась минимизация учебной перегрузки, оптимизация учебной информации, а следовательно, и самого процесса обучения. Оптимизационные процессы обучения можно рассматривать с точки зрения их эффективности и качества и с точки зрения расхода времени педагогов и учащихся на обучение [12]. Для оптимизации процесса обучения необходимо также четко выстроить иерархическую систему целей, эта система называется «педагогической таксономией» [73].
В.П. Беспалько, отмечая необходимость определения уровня, до которого следует изучать учебный элемент и на этой основе задавать цели обучения, различает следующие уровни обучения: 1-й уровень - ознакомления, ограниченный узнаванием, распознаванием, различением, опознаванием; 2-й уровень - репродукции, позволяет воспроизводить информацию об изучаемом объекте; 3-й уровень - умения, характеризуется возможностью применения знаний на практике для решения задач некоторого класса; 4-й уровень -трансформации, позволяет переносить знания для решения практических задач в другую область действительности [20].
Четырехуровневая система также предлагается В.Г. Королёвым: репродуктивное самостоятельное воспроизведение, репродуктивное алгоритмическое действие, продуктивное эвристическое действие (прикладной уровень), продуктивное творческое действие (креативный уровень) и В.Н. Максимовой: узнавание, запоминание, понимание, применение (тематическое обобщенное, предметное обобщенное, межпредметное обобщенное). Использование трехуровневой системы («общего представления», «качественный» и «количественный»; минимальный, общий, продвинутый; воспроизведение текста, сообщение об объекте или способе деятельности с ним, распознавание объектов разного уровня сложности) и применение знаний, содержащихся в ней для решения трехкомпонентных задач представлено в исследованиях [Ш]. Пример пятиуровневой системы приведен в исследованиях В.П. Симонова (различение, запоминание, понимание, простейшие умения и навыки, перенос) [166].
В работе П.С. Илюшина приводится десятиуровневая система. Цель предлагается также отождествлять с понятием «уровень обученности», под которым понимается усвоение определенного объема учебной ииформации на определенном уровне умений за определенное время [71].
Американский учёный Б. Блум предложил для когнитивной области обучения иерархическую структуру целей обучения в виде общих психологических признаков выполняемых действий; знание, понимание, применение, анализ, синтез, оценка [211].
Педагогические условия конструирования содержания профильного обучения
Процесс конструирования индивидуальной образовательной траектории обучающегося посредством профильных структур учебных элементов представляет собой педагогическую технологию, ориентированную на реализацию информационных технологий посредством экспертной системы. С этим классом интеллектуальных систем связана триада: модель представления знаний, алгоритм, программа. С точки зрения педагогической технологии акцент должен быть сделан на первых двух компонентах (тем самым обеспечивается научность и технологичность процесса): 1) модель представления педагогического знания, в качестве которого выступает учебный материал; 2) алгоритмизация этого процесса для реализации в экспертной системе. Алгоритмизация обусловлена следующими причинами:
- структурирование учебных элементов, представляющих педагогические объекты, возможно лишь с позиций системного анализа, предполагающего возможность схематизации и формализации как объектов, так и методов их изучения;
- педагогическая технология обеспечивает строго научное проектирование и точное воспроизведение педагогической деятельности, гарантирующие её успех и создание условий для формирования уровня образованности личности [20; 141].
Термин «педагогическая технология» имеет различные трактовки. В частности, в работе Б.Т. Лихачева [108] педагогическая технология определяется как совокупность психолого-педагогических установок, определяющих специальный набор и компоновку форм, методов, способов, приемов обучения, воспитательных средств. Эта совокупность составляет организационно-методический инструментарий педагогического процесса.
В соответствии с работами В.П. Беспалько [19; 20] педагогическая технология представляет собой содержательную технику реализации учебного процесса. Под педагогической технологией понимается последовательное и непрерывное движение взаимосвязанных между собой компонентов, этапов, состояний педагогического процесса и действий его участников.
Ряд авторов трактуют это понятие как описание процесса достижения планируемого результата обучения, модель педагогической деятельности, процессуальную часть дидактической системы, порядок функционирования всех личностных, инструментальных и методологических средств, используемых для достижения педагогических целей [98; 160; 207].
Обобщение различных определений этого понятия с точки зрения содержания позволяет сделать заключение о том, что педагогическая технология является частью педагогической науки о наиболее рациональных путях обучения. Эффективность организации обучения предполагает наличие условий, реализация которых будет достаточна для его успешного осуществления при профильной направленности обучения учащихся.
При этом необходимо учитывать следующие положения: - успешность выделения условий зависит от чёткости определения конечной цели и результата, которые должны быть достигнуты; - на определённых этапах условия могут выступать как результат, достигнутый в процессе их реализации; - эффективность процесса достигается за счёт реализации системы условий.
Педагогические условия представляют собой совокупность объективных возможностей для целенаправленного отбора, конструирования элементов содержания и организационных форм обучения (В.И. Андреев [6]), а также мониторинга и корректировки элементов педагогической системы для достижения дидактических целей.
При конструировании содержания обучения необходимо учитывать ряд позиций: обучение должно обеспечивать развитие и саморазвитие личности ученика исходя из выявления его индивидуальных особенностей как субъекта познания и предметной деятельности;
процесс обучения представляет учащемуся возможность реализовать себя в познавательной деятельности;
содержание образования подбирается и организуется так, чтобы учащийся мог проявить избирательность к учебному материалу, а также форме его усвоения;
обучение строится на принципе вариативности, т.е. признании разнообразия форм учебного процесса [52].
Педагогические условия повышения эффективности индивидуализации обучения учащихся - это совокупность объективных, устойчивых обстоятельств, выраженных как требования образовательной среды, определяющих ход и специфику протекания данного процесса, направление на достижение оптимально возможных результатов индивидуализации обучения учащихся с учётом их способностей, интересов и возможностей.
Педагогические условия базируются на следующих положениях концепции конструирования содержания профильного обучения (А.А. Мирошниченко):
1. Тезаурус личности учащегося, характеризующийся определённым уровнем семантического содержания, в процессе профильного обучения подвергается изменениям в своей структуре в соответствии с профильным учебным тезаурусом.
2. Построение учебного тезауруса осуществляется через определение значений параметров профильных учебных элементов методом групповых экспертных оценок.
3. Реализация профильного обучения предполагает формирование учителем учебного тезауруса на основе стандарта учебного предмета (инвариантный тезаурус), вариативной составляющей в соответствии с профилем обучения (вариативный тезаурус), а также обеспечения учащегося индивидуальной траекторией обучения (адаптивный тезаурус).
4. Информатизация процесса конструирования профильных структур учебных элементов предполагает использование информационных технологий при конструировании профильных структур учебных элементов по запросу пользователя.
На основании положений концепции определены педагогические условия конструирования содержания профильного обучения с применением экспертной системы. Педагогические условия представляют собой совокупность объективных возможностей для целенаправленного отбора, конструирования элементов содержания и организационных форм обучения, а также мониторинга и корректировки элементов педагогической системы для достижения дидактических целей. К ним относятся:
1. Проведение диагностики по уровням обученности и профессиональным предпочтениям обучающихся для рационального соотношения различных форм и методов организации обучения с учётом профиля.
Конструирование структур профильных учебных элементов
Опытно-экспериментальное обоснование разработанной педагогической технологии конструирования содержания профильного обучения с применением экспертной системы для общеобразовательных учреждений было осуществлено в 2000-2006 учебных годах для подтверждения её практической значимости и эффективности.
В экспериментальном исследовании на основе квалиметрического подхода была построена база знаний экспертной системы. Квалиметрический подход предполагает применение экспертных методов, которые в квалиметрии являются основными инструментами исследования. Среди различных экспертных методов наиболее перспективным является метод групповых экспертных оценок (ГЭО), который позволяет алгоритмизировать процедуру экспертизы и тем самым наиболее приближается к кибернетическим методам. Использованию экспертных методов применительно к педагогическим задачам посвящены работы Ю.К. Бабанского, Б.С. Гершунского, А.С. Казаринова, А.А. Мирошниченко, B.C. Черепанова и др. [14; 34; 76; 121; 192]. Следуя этим работам, можно применить алгоритм квалиметрии и к построению базы знаний экспертной системы на основе фреймовой модели структурирования профильной учебной информации.
Конструирование содержания учебного предмета для разнообразных профилей является непростой задачей. Однако при многообразии профилей можно выделить следующие типы программ предметных курсов:
1) программа, в которой данный предмет закладывает основы общей культуры обучающегося;
2) программа, в которой предмет является основой специальной подготовки обучающегося, необходимой для того, чтобы этот предмет стал его профессией;
3) программа, в которой предмет является средством, необходимым для овладения другими областями знаний.
Таким образом, обучающиеся гуманитарного профиля могут оказаться перед необходимостью выбора программного курса информатики третьего типа, тогда как для обучающихся некоторых естественнонаучных профилей окажется достаточным курс информатики первого типа.
Поэтому выполнение всех этапов построения базы знаний экспертной системы на основе фреймовой модели обеспечивает уменьшение погрешности экспертизы и научное обоснование отбора профильных учебных элементов, составляющих содержание профильного обучения.
Для реализации алгоритма была создана рабочая группа (группа когнитологов), в состав которой входили на различных этапах от 5 до 8 человек, как правило, преподаватели кафедры информатики Глазовского государственного педагогического института. Такое решение было принято на основании требований, предъявляемых к когнитологам [164]. Рабочая группа -это независимая группа наиболее подготовленных специалистов, обеспечивающая руководство процессом построения базы знаний экспертной системы для профильного обучения.
Предварительная работа предусматривала установление членами рабочей группы координационных связей с городским управлением народного образования, общеобразовательными учреждениями, ознакомление с возможностями этих учреждений в плане реализации в учебном процессе разрабатываемых экспериментальных структур профильной учебной информации и реализации профильного образования в целом, ознакомление членов рабочей группы со всеми этапами технологического процесса реализации экспертной системы профильного обучения для общеобразовательной школы. Деятельность рабочей группы состояла также в проведении инструктажа кандидатов в эксперты, ознакомлении их с бланками анкет и пояснительными записками к ним, правилами заполнения анкет и порядком обработки результатов анкетирования и др.
Процесс формирования экспертной группы рассмотрим в соответствии с этапами построения базы знаний экспертной системы на основе фреймовой модели структурирования профильной учебной информации.
Целью проводимого исследования рабочая группа определила конструирование профильных структур учебных элементов курса информатики с дальней возможностью построения индивидуальных образовательных траекторий для обучающихся (10 -11 класс).
Для создания репрезентативного банка экспертов и экспертной группы рабочая группа придерживалась одинакового соотношения учителей информатики г. Глазова и специалистов в области профессиональной деятельности гуманитарного и социально-экономического направлений.
Рабочей группой при конструировании анкеты компетентности (прил. 2) были включены факторы, влияющие на компетентность экспертов, на основе ранее разработанных анкет компетентности в исследованиях с аналогичной методологической базой [124; 192; 193]. В результате рабочей группой была разработана Анкета-К1. Анкета включала в себя четыре однозначно трактуемых вопроса, каждый из которых должен был выявить факторы, влияющие на коэффициенты взаимных рекомендаций, анкетных данных, самооценки и аргументированности. Анкета-К1 была разослана рабочей группой по общеобразовательным школам г. Глазова.
Полученные 60 заполненных анкет были обобщены рабочей группой. На их основании рабочей группой была разработана Анкета-К2 для формирования банка кандидатов в эксперты. Вариант Анкеты-К2 приведён в прил. 1 диссертации.
