Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Психолого-педагогические аспекты изучения готовности первокурсников к обучению в вузе 16
1.1. Проблемы количественного подхода к определению уровня готовности первокурсников к обучению в вузе 24
1.2. Существующие системы психологического и профессионального тестирования как основа разработки адаптивной системы тестирования 38
1.3. Моделирование как способ решения проблем в психолого-педагогических системах 47
Выводы по главе 1 59
ГЛАВА 2. Экспериментально-эмпирические данные как основа построения психологической модели готовности первокурсников к обучению в вузе 62
2.1. Экспериментальное исследование уровня образования студентов вуза 62
2.2. Способность к ситуационному моделированию как обобщенная характеристика готовности первокурсников к познавательной деятельности 74
2.3. Технология формирования оценок уровня готовности первокурсников к познавательной деятельности 95
Выводы по главе 2 109
ГЛАВА 3. Компьютерная технология создания психологической модели готовности первокурсников к обучению в вузе на основе аппарата искусственных нейронных сетей 110
3.1. Возможности компьютерного нейросетевого моделирования и основные свойства искусственной нейронной сети 113
3.2. Технология обучения искусственной нейронной сети на основе существующих систем психологического тестирования 126
3.3. Использование метода нейросетевого моделирования для идентификации уровня готовности первокурсников к познавательной деятельности 134
Выводы по главе 3 144
Выводы по диссертации 145
Литература 149
Приложения 167
- Проблемы количественного подхода к определению уровня готовности первокурсников к обучению в вузе
- Экспериментальное исследование уровня образования студентов вуза
- Возможности компьютерного нейросетевого моделирования и основные свойства искусственной нейронной сети
Введение к работе
Современное состояние высшей школы характеризуется значительной неоднородностью в уровне подготовки абитуриентов, вызванной психологическими, социальными, демографическими и иными изменениями, происходящими в обществе. Указанные явления накладывают негативный отпечаток на организацию и управление учебным процессом в вузах, порождая комплекс проблем, связанных с обеспечением качества образования. Ситуация в значительной степени обостряется в связи с желанием получить вузовскую квалификацию различными по составу социальными группами населения и быстрыми изменениями самого социума.
Существующая система оценок готовности абитуриентов к получению образования по выбранной специальности позволяет определять лишь имеющиеся у них знания, умения и навыки на момент поступления в вуз. В ней недостаточно оцениваются личностные компоненты индивида, такие как мотивация к овладению конкретной специальностью, его интеллектуальные и творческие способности, особенности памяти и др. Недостаточная изученность влияния комплекса указанных свойств индивида на его обучение в вузе затрудняет управление учебным процессом, не позволяет получать заданное стандартом качество образования. Само понятие «уровень готовности индивидов» (УГИ) к познавательной деятельности не является на сегодняшний день определенным и достаточно разработанным, не существует каких-либо данных о его структуре, содержании и возможностях объективной оценки.
Отсутствие научно-обоснованных методик определения УГИ, наличие при его идентификации большого числа психологических проблем не позволяют, в свою очередь, разрабатывать эффективные алгоритмы управления образованием в системе профессиональной подготовки специалистов.
Актуальность исследования. Іаким образом, актуальность исследования объясняется, с одной стороны, необходимостью в оценке уровня готовности индивида к познавательной деятельности в системе высшего образования, а с другой - недостаточной изученностью этого понятия, его структуры и содержания и, как следствие, методик его тестирования.
Таким образом, проблема данного исследования определяется противоречием между необходимостью оперативного и объективного определения уровня готовности индивида к обучению в вузе и отсутствием эффективной психологической методики для диагностики данного фактора, а также определения его структуры и содержания.
Поиск эффективных путей разрешения указанной проблемы, ее недостаточная научная разработанность, теоретическая и практическая значимость определяют тему исследования: «Психологическая модель готовности студентов первого курса к обучению в вузе».
Состояние н степень разработанности проблемы исследования.
В отечественной психологии изучением проблем, связанных с профди-агностикой, профпригодностью и профотбором занимались и занимаются в настоящее время Бодров В.А., Борисова Е.М., Гуревич К.М., Дикая Л.Г., Забродин Ю.М., Заваляшина Д.Н., Зинченко В.П., Климов Е.А., Кулагин Б.В., Стрелков Ю.К. и др.
На необходимость учета в уровне готовности индивида (точнее в тесно примыкающих к нему понятиях профессиональной пригодности и профессиональной направленности) комплексного подхода, позволяющего включить в себя различные критерии для оценки личности, указывалось в работах Ананьева Б.Г., Банкова С.А., Борисовой Е.М., Воробьевой Т.А., Кузьминой Н.В., Марковой А.К., Платонова К.К., Платонова Ю.П., Соглаева В.В., Ступницкого С.Ф., Шадрикова В.Д. и др. Важным оказалось то, что в этих исследованиях рассматривался целостный комплекс профессионально важных качеств личности, их взаимосвязь в процессе конкретной профессио-
нальной деятельности.
Проблемы профессионального становления, развития и активности личности тесно связываются между собой в работах Боровиковой С.А., Братиной В.Д., Донцова А.И., Дубровиной И.В., Ермолаевой Е.П., Коваль Н.А., Кучеренко Н.Б., Михайлова И.В., Поваренкова Ю.В., Пономаренко Е.Т., Пряжникова Н.С., Решетовой З.А., Самоукиной Н.В., Слободчикова В.И., Титма М.Х., Чернявской А.П. и др., где показана необходимость учета знаний, умений, мотивации к обучению, творческих способностей при профессиональном самоопределении и способов его реали&цишхологическом плане важными для автора явились взгляды Здра-вомыслова А.Г., Каверина СБ., Кокурина И.Г., Косырева В.Н., Ольшанского Б.Б., Ядова В.А. и др. на ценностные ориентации, мотивацию, интересы, установки, определяющие процесс профессионального становления специалиста, работы зарубежных исследователей по мотивации (Врум В., Мас-лоу А., Роу Э., Херуберг Ф. и др.), по профориентации и профессиональному развитию (Аксельрод С, Гинзберг Э., Миллер Д., Сьюпер Д., Херм Д. и др.).
Очень значимыми для данного исследования явились подходы к оценке различных видов способностей отечественных ученых (Венгер Л.А., Лей-тес Н.С., Крутецкий А.В., Мерлин B.C., Рубинштейн С.Л., Теплов Б.М.), интеллекта (Богоявленская Д.Б., Веккер Л.М., Величковский Б.М., Крамаренко В.Ю., Талызина Н.Ф.,), а также зарубежных исследователей (Анастази А., Бине А., Векслер Д., Коган Н., Торндайк Р.Л., и др.), мотивационных аспектов деятельности (Асеев В.Г., Васильев И.А., Деркач А.А. и др.), рефлексивных аспектов профессионального становления и профессионального самоопределения (Алешина Н.А., Семенов И.Н., Степанов С.Ю., Репецкий Ю.А. и др.)
Некоторые исследователи особо подчеркивают роль моделирования как метода исследования различных психолого-педагогических проблем (Агранович Б.Л., Арзамасцев А.А., Вяткин А.К., Горбатова Р.Е., Герман
Э.И., Чучалин И.П., Ямпольский В.З., и др.).
В настоящее время в психологии существуют различные теории личности, описывающие личность как интегрированное целое и вместе с тем объясняющие различия между людьми (Адлер А., Айзенк Г., Бандура А., Кеттел Р., Маслоу А., Скиннер Б.Ф., Фрейд 3., Фромм Э., Юнг К.Г. и др.). Однако их практическое применение усложняется в связи с недостаточной разработанностью подходящего математического аппарата.
Когнитивные модели и модели переработки информации, «внутренние» модели предметной области, которые индивид использует в своей прогностической деятельности, в тех или иных формулировках можно встретить в работах многих отечественных и зарубежных ученых (Бандура А., Дружинин В.Н., Келли Дж., Леонтьев Д.А., Пастернак Ы.А., Солсо Р.Л. и др.). Однако необходимо отметить, что никто из авторов не предлагает использовать способность к моделированию предметной области индивидом в качестве показателя его профессиональной пригодности в данной предметной области.
Используемый в данной диссертации аппарат искусственных нейронных сетей в настоящее время является в достаточной степени развитым благодаря работам российских и зарубежных ученых (Блум Ф., Веденов А.А., Галушкин А.И., Горбань А.Н., Кохонен Т., Минский М., Мкртчян CO., Пей-перт С, Россиев Д.А., Терехов С.А., Уоссермен Ф., Хофстедтер Л., Шеперд Г. и др.).
В целом, несмотря на разнообразие подходов и направлений к изучению готовности первокурсников к обучению в вузе, специальных исследований этого показателя, его структуры и содержания, не существует эффективных методик определения УГИ к познавательной деятельности.
Объект исследования: познавательная деятельность студента-первокурсника в условиях его адаптации к обучению в вузе.
Предмет исследования: психологическая модель готовности перво-
курсника к обучению в вузе.
Целью исследования является разработка модели готовности первокурсника к обучению в вузе.
Цель, объект и предмет исследования определяют следующий комплекс задач:
проанализировать психолого-педагогические подходы к изучению уровня готовности индивида к познавательной деятельности;
изучить и экспериментально исследовать способности индивидов к моделированию и прогнозу в заданной предметной области;
выявить возможности аппарата искусственных нейронных сетей для моделирования уровня готовности индивида к познавательной деятельности;
разработать технологию определения структуры и содержания УТИ;
построить психологическую модель готовности индивида к обучению в вузе с помощью аппарата искусственных нейронных сетей (ИНС);
провести апробацию модели и сформулировать практические рекомендации по ее использованию для оценки уровня готовности первокурсников к познавательной деятельности.
Гипотеза исследования: психологическая модель готовности студентов первого курса к познавательной деятельности может быть построена на основе эмпирических данных, полученных в ходе тестирования представительных групп при их обработке с использованием аппарата искусственных нейронных сетей (ИНС), обладающего адаптационными, аппроксимацион-ными и прогностическими свойствами.
Теоретико-методологической базой данного исследования явились: теоретические положения деятельностного подхода к исследованию личности (Рубинштейн С.Л., Леонтьев А.Н.), личностно-деятельностного подхода (Зимняя И.А., Леонтьев А.А), когнитивного (Келли Дж., Левин К. и др.), целостно-системного подхода (Ананьев Б.Г., Брушлинский А.В., Кузьмина Н.В., Анцыферова Л.И., Климов Е.А. и др.), а также достижения педаго-
гической психологии (Гальперин П.Я., Давыдов В.В., Зинченко В.П., Фельдштейн Д.И. и др.), рефлексивной психологии (Степанов СЮ. и др.).
На этапе формулирования определения уровня готовности индивида к познавательной деятельности значимым явилось изучение трудов, посвященных профессиональной пригодности и профессиональному становлению личности (Асмолов А.Г., Маркова А.К., Пряжников Н.С., Шадриков В.Д., Коваль Н.А., Борисова Е.М., Воробьева Т.А. и др.). При разработке психологической модели готовности студентов первого курса к обучению в вузе важными для автора явились работы по теории и применению аппарата искусственных нейронных сетей (Уоссермен Ф., Горбань А.Н., Терехов С.А., Россиев Д.А., Арзамасцев А.А. и др.).
Методы исследования. Теоретико-методологический анализ источников по проблеме исследования, опрос, тестирование, метод экспертных оценок, математико-статистические методы обработки результатов исследования - корреляционный и регрессионный анализ, имитационное моделирование.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
в диссертации уровень готовности студентов-первокурсников к познавательной деятельности рассматривается как комплексный, целостный и структурированный показатель;
предложена психологическая модель на основе аппарата искусственных нейронных сетей, позволяющая проводить оценку готовности студентов-первокурсников к познавательной деятельности, анализировать структуру и содержание этого показателя;
установлено, что способность индивида к моделированию предметной области может выступать в качестве важного компонента профессиональной пригодности в данной области.
Теоретическая значимость исследования заключается в том, что разработаны научные основы определения структуры и содержания уровня
готовности индивида к познавательной деятельности, базирующиеся на использовании экспериментальных методов тестирования и анализе результатов с применением аппарата искусственных нейронных сетей.
Практическая значимость исследования заключается в следующем:
в диссертации разработаны методические рекомендации педагогическому коллективу вуза по организации учебного процесса с учетом фактического уровня готовности индивидов к познавательной деятельности (управление дополнительной и самостоятельной работой, регулирование соотношения аудиторных и самостоятельных занятий и т.д.);
предложенная автором система психолого-педагогического тестирования на базе искусственных нейронных сетей может быть использована в вузовских профориентационных, социологических центрах и центрах занятости населения;
разработанная в диссертации технология может быть полезна психологам, работающим в центрах профориентации и профотбора;
в практику учебного процесса ТГУ им. Г.Р. Державина (Институт математики, физики и информатики) внедрен набор психолого-педагогических методик для изучения УГИ к познавательной деятельности;
материалы диссертации составили содержание спецкурса «Математическое моделирование в психологии».
Достоверность полученных результатов обеспечивается теоретической обоснованностью методологических предпосылок исследования, представительностью выборок и воспроизводимостью экспериментальных данных, корректным применением статистических методов, а также использованием современных методов компьютерного моделирования.
Апробация и внедрение результатов исследования. Результаты диссертационного исследования обсуждались на международной научно-практической конференции «Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах» (Новочеркасск, 2000), меж-
дународной научной конференции «Математические методы и информационные технологии в экономике, социологии и образовании» (Пеша, 2001),
^ международной конференции «Новые биокибернетические и телемедицин-
ские технологии 21 века для диагностики заболеваний человека» (НБИП-
21) (Петрозаводск, 2002); Российской научно-практической конференции
«Актуальные проблемы информатики и информационных технологий»
(Тамбов, 2002), Всероссийских научных internet-конференциях: «Компью
терные технологии в образовании» (ComTech2001) (Тамбов, 2001); «Соци-
W ально-психологические проблемы развития личности» (Тамбов, 2001);
«Компьютерное и математическое моделирование в естественных и техни
ческих науках», (КММ-4) (Тамбов, 2002), «Потенциал личности: комплекс
ный подход» (Тамбов, 2002); научных конференциях преподавателей и ас
пирантов ТГУ им. Г.Р. Державина «VI, VII, VIII Державинские чтения»
(Тамбов, 2001-2003); материалы по результатам экспериментальных иссле
дований размещены на internet-сайтах: . psychology-
online, net/docs/practicum. htm), ; разработан и прочитан курс лекций для студен
тов-психологов «Математическое моделирование в психологии».
Предложенный подход к изучению УГИ с помощью аппарата искусственных нейронных сетей внедрен в учебный процесс в системах психологического тестирования.
Исследования по использованию аппарата искусственных нейронных
; сетей для разработки систем психологического тестирования, входящие в
данную диссертацию, поддержаны Институтом «Открытое общество» (Фонд Сороса); Мегапроект «Развитие образования в России» (Высшее образование); Грант № ОАА108, 2002-2003.
Положения диссертации, выносимые на защиту:
- психологическая модель готовности студентов первого курса к по-
а знавательнои деятельности может быть представлена с помощью аппарата
искусственных нейронных сетей и позволяет определять структуру и содержание УГИ;
способность студента к моделированию заданной предметной области является важным показателем его профессиональной пригодности;
аппарат ИНС может быть использован для моделирования уровня готовности личности студентов к познавательной деятельности через адаптацию к эмпирическим данным.
Организация исследования. Исследование проводилось в несколько этапов. На первом этапе (2000-2001) изучалась и анализировалась литература по проблемам организации и повышения эффективности образовательного процесса, оценки профессиональной пригодности и возможности использования для решения психологических проблем аппарата искусственных нейронных сетей.
На втором этапе (2001-2002) осуществлялась разработка технологии определения структуры и содержания показателя уровня готовности индивида к познавательной деятельности, экспериментально исследовались способности студентов к моделированию предметной области, проводился отбор тестовых заданий и вопросов, позволяющих решить проблему оценки уровня готовности индивида к обучению.
На третьем этапе (2002-2003) осуществлялась разработка адаптивной компьютерной технологии психолого-педагогического тестирования для оценки уровня готовности студентов к познавательной деятельности на основе технологии искусственных нейронных сетей. Осуществлялось проектирование и настройка нейронной сети, выбор методов ее обучения, а также изучение возможностей неиросетевого моделирования для диагностики уровня готовности индивида к познавательной деятельности.
Опытно-экспериментальная база;
Институт математики, физики и информатики (физико-математический факультет) и Институт психологии и педагогики (психоло-
гический факультет), Тамбовского государственного университета им. Г.Р. Державина. Всего в исследовании приняло участие 562 человека. Среди них: 537 студентов, 11 преподавателей, 14 аспирантов.
Структура диссертации определялась логикой исследования и поставленной задачей. Работа включает введение, три главы, заключение, список литературы, приложения.
Во введении показана актуальность проблемы, научная новизна, теоретическая и практическая значимость исследования, сформулированы положения, выносимые на защиту; определяются цель, объект и предмет исследования, выдвигаются гипотезы и задачи работы.
Первая глава «Психолого-педагогические аспекты изучения готовности первокурсников к обучению в вузе» посвящена теоретическому анализу проблемы уровня готовности индивида к познавательной деятельности, а также связанных с ним понятий профессиональной пригодности и профессиональной направленности личности. В результате проведенного анализа отечественных и зарубежных исследований по указанной проблеме выявлено, что в психологической литературе отсутствует понятие, определяющее уровень готовности индивида к познавательной деятельности. Большинство рассмотренных определений в значительной степени имеют методологический характер, что не позволяет использовать их для определения количественной оценки и определения структуры УГИ, степени значимости составляющих его отдельных компонент, а также с их помощью трудно учесть некоторые специфические факторы, связанные с возрастными и социальными различиями абитуриентов и студентов, а также динамИюуаванодіенснизу.ществующие в настоящее время диагностические процедуры психологического исследования личности имеют ряд недостатков в рамках проблемы управления обучением в вузе в зависимости от контингента обучаемых. Они позволяют оценивать различные ее качества, такие как уровень интеллекта, знания и умения в рамках определенных предметов,
профессиональную ориентацию, мотивацию к познавательной деятельности, свойства памяти и т.д., однако, не позволяют ответить на вопрос и том, какому из этих важных компонентов отдать предпочтение или как использовать их комплексно.
Выявлено, что способность индивида к моделированию предметной области может выступать в качестве показателя его профессиональной пригодности в данной предметной области и при расчете УГИ.
Показано, что проблема использования существующих в настоящее время в психологии различных теорий (моделей) личности, предназначенных для выявления личностных характеристик, способов их взаимодействия, прогнозирования появления новых взаимосвязей, на практике заключается в том, что не существует подходящего математического аппарата для их реализации.
Вторая глава диссертации «Экспериментально-эмпирические данные как основа построения психологической модели готовности первокурсников к обучению в вузе» посвящена экспериментальным исследованиям и формированию технологии определения УГИ к познавательной деятельности.
В ней проведено исследование гетерогенности студенческой аудитории путем анализа времен изучения различных курсов студентами Тамбовского государственного университета им. Г.Р. Державина. Показано, что студенческая аудитория характеризуется существенной неоднородностью, что делает необходимым учет этой неоднородности при управлении образовательной деятельностью на основе планирования индивидуальной, самостоятельной и аудиторной работы из расчета уровня готовности индивидов к познавательной деятельности.
Представлены результаты экспериментальных исследований по выявлению способностей индивидов к моделированию предметной области. Показано, что аппроксимационно-прогностические способности индивида могут выступать в качестве удобного для расчета показателя, позволяющего
определить предрасположенность к обучению в предметной области и участвовать в расчете УГИ.
Разработана технология построения психологической модели для определения структуры и содержания уровня готовности индивидов к познавательной деятельности и представлены блок-схемы ее реализации.
В качестве удобного математического аппарата для реализации технологии выявления структуры и содержания УГИ, а также расчета его значений в конкретных ситуациях предложен аппарат искусственных нейронных сетей.
В третьей главе диссертации «Компьютерная технология создания психологической модели готовности первокурсников к обучению в вузе на основе аппарата искусственных нейронных сетей» на примере анализа результатов тестирования абитуриентов и студентов ИМФИ ТГУ им. Г.Р. Державина с использованием аппарата искусственных нейронных сетей показана структура и содержание уровня готовности индивидов к познавательной деятельности. Показана принципиальная возможность использования аппарата искусственных нейронных сетей в решении психолого-педагогических проблем высшей школы. Осуществлено формирование первичной и модифицированной ИНС-моделей, адекватность работы которых проверена на основе экспериментальных данных, полученных при помощи существующих систем психолого-педагогического тестирования и анкетирования представительных групп респондентов. На основе адекватной ИНС-модели индивидов, обучающихся по физико-математическим и информационным специальностям вуза получены оценки значимости отдельных качеств и групп качеств в структуре УГИ; показано, что наиболее значимыми в формировании данного показателя являются - уровень мотивации, готовности и желания для обучения по заданной специальности и склонность индивида к умственным видам деятельности. Разработанная ИНС-модель позво-
ляет проводить расчет УГИ при ответах респондентов на вторичную систему заданий.
В выводах по диссертации содержатся выводы по результатам исследования и рекомендации по возможности использования разработанной технологии в учебном процессе.
Список литературы на русском и на английском языках содержит 256 литературных источников по теме диссертации, а также работы самого автора.
В приложениях содержатся материалы экспериментальной работы: анкеты, таблицы, отражающие полученные результаты, материалы статистической обработки экспериментальных данных.
Проблемы количественного подхода к определению уровня готовности первокурсников к обучению в вузе
Как это следует из определения, приведенного в предыдущем разделе, понятие УГИ в значительной степени связано с известными понятиями «профессиональная пригодность» и «профессиональный отбор».
Однако необходимо отметить, что по сравнению с указанными понятиями УГИ:
-..имеет более комплексный характер, предполагая в качестве компонент значительное количество надежно тестируемых параметров; - имеет определенную структуру, под которой будем понимать соотношение указанных компонент, выраженное в числовой форме;
- может быть надежно определено в числовой форме с использованием известных систем тестов (заданий) и технологии обработки и получения результатов.
Разработке указанных проблем и посвящена настоящая диссертация. Диагностика уровня готовности индивидов к познавательной деятельности позволит улучшить качество подготовки специалистов в системах специального, высшего и дистанционного образования. УГИ важно уметь определять потому, что содержание процесса обучения для достижения заданного уровня квалификации должно соответствовать этому уровню и быть адаптировано к нему.
Используемые в настоящее время методы оценки уровня готовности индивида (традиционные - экзамен, собеседование) и психологические (тест) в значительной степени носят субъективный характер в силу недетерминированности экспертных оценок, ограниченного числа вопросов и заданий, которые можно задать во время экзамена, а также значительного влияния на результаты экзамена неординарности ситуации (для экзаменуемого), стрессов и т.д.
Так, Грачев А.А. обращает внимание на общую неудовлетворенность процедурой конкурсного отбора в ВУЗы. Он поднимает вопрос о том, каких студентов мы набираем - умных или знающих? К сожалению, можно констатировать, что оценивается именно набор знаний, причем оценка эта направлена, прежде всего, на выявление ошибок (оценка по отклонениям). Это происходит потому, что оценка экзаменатора должна быть обоснованной (чтобы не допустить возможных претензий со стороны абитуриента), а обосновать оценку, основанную на перечислении отклонений от некоторого эталона, значительно легче. Существует термин «натаскать», подразумевающий хорошего репетитора, знающего требования экзаменационной комиссии и умеющего сформировать навык успешного ответа на экзамене. Итак, встают следующие вопросы: каков должен быть набор экзаменационных дисциплин для соответствующего предмета, каким и в какой форме должен быть этот экзамен, кто его должен принимать и как оценивать? Вообще, возможна ли процедура, позволяющая оценить и спрогнозировать интеллектуальный потенциал и способности абитуриента? В «Положении о проведении конкурса на проект «Система отбора абитуриентов на специальность 020400 - Психология», объявленным Санкт-Петербургским психологическим обществом указывается на прогностическую функцию предлагаемой системы отбора. Оценивать надо не набор знаний, а соответствующую способность. Прогностическая функция системы отбора побуждает усилить это утверждение таким образом: оценивать надо не только соответствующую способность, но и способность сформировать эту способность. Для этой цели в процедуре отбора предлагается использовать проблемные задачи, которые расширяют возможности реализации прогностической функции (Грачев 1998).
Для количественной оценки уровня готовности индивида необходимым является решение следующих проблем:
- какие параметры следует выбрать в качестве характеристик начального уровня - «что измерять»;
- какие методы, средства и процедуры измерений применить в конкретном случае - «как измерять».
В работе (Китаевская и Арзамасцев 2000) представлены результаты анализа уровня готовности абитуриентов к обучению в высшей школе по двум независимым методикам оценки. В качестве методов оценки УГИ были использованы анализ результатов вступительных экзаменов (метод 1) и результатов компьютерного тестирования с помощью систем оценки интеллекта (метод 2). Анализ результатов, полученных по методу 1, показал, что абитуриенты, поступившие по результатам вступительных экзаменов и по результатам собеседования, имеют различные уровни подготовки. Анализ рас пределений уровней структуры интеллекта показывает значительный разброс значений единиц IQ. Результаты измерений по этим методикам хорошо коррелируют между собой. Это говорит о том, что при использовании для оценок УГИ методов 1 и 2 существует некая объективная характеристика этого показателя, не зависящая от технологии его измерения. Значительный разброс показателей УГИ создает трудности при планировании учебного процесса вуза, поэтому это обстоятельство необходимо обязательно учитывать.
Экспериментальное исследование уровня образования студентов вуза
Для того, чтобы понять насколько велики различия в уровнях подготовки, образования, интеллекта и т.д. абитуриентов и студентов первых курсов и в дальнейшем иметь объективные основания для определения УГИ, его структуры и технологии его расчета, в данном разделе проведем оценку степени неоднородности студенческих групп. Такая оценка поможет выявить существующие неоднородности в указанных показателях, которые должны учитываться при управлении учебным процессом. Одним из способов оценки может являться анализ времени, необходимого для обучения студентов различным темам курсов, включенных в программу и стандарт высшего образования по соответствующей специальности. Экспериментальное исследование проводили на физико-математическом факультете ТГУ (в настоящее время - Институт Математики, Физики и Информатики) в период 1999 - 2001 г.г. для учебных дисциплин «Информатика» (специальность 010100 - «Математика», 1 семестр) и «Информатика и программирование (специальность 010400 - «Физика», 1 семестр). Всего в эксперименте приняли участие 228 человек: 130 студентов (эксперимент 1) и 98 студентов (эксперимент 2).
В качестве методов исследования были выбраны: анкетирование репрезентативных групп, анализ и статистическая обработка экспериментальных данных, имитационное моделирование.
Путем анкетирования определяли индивидуальное время изучения каждой темы каждым студентом. Анкеты, составленные на основе рабочих программ и содержащие список тем изучаемых учебных дисциплин, представлены в приложениях 2.1 и 2.2. Студентов просили указать количество часов, которое они считают необходимым лично для себя на изучение темы во время лекционных и лабораторных занятий. Достаточным считался уровень понимания и практического применения материала.
На основе результатов анкетирования, отдельно для каждого потока студентов строили гистограммы распределения времени изучения отдельных тем по учебной дисциплине.
Эксперимент 1 проводили в 1999-2000 г.г. (Арзамасцев и др. 2000), эксперимент 2 - в 2000-2001 г.г. В экспериментах 1 и 2 были получены следующие результаты. Среднее время изучения каждой из тем, курса «Информатика» лежит в интервале от 1,76 ч до 5,1 ч (в эксперименте 1 - от 1,99 ч до 3,6 ч). В соответствии с рабочей программой время изучения одной темы составляет 2 ч. Нижняя граница временных интервалов в обоих случаях приблизительно равна 2 ч. Это свидетельствует о том, что на изучение темы большинству студентов требуется время, превышающее учебный план. Так же как и в эксперименте 1, наблюдается большой разброс индивидуального времени изучения различных тем (рис. 2.1 и рис. 2.2). Для лабораторного курса его максимальное отклонение составляет ± 7 ч при среднем времени 7 ч (тема 9), для лекционного ± 6 ч при среднем 6 ч (в эксперименте 1 эти значения составляют ± 10 ч и ± 9,75 ч соответственно). На некоторых гистограммах, так же как и в эксперименте 1, выделяется группа студентов, которая отстает от основной массы обучаемых (темы 1-3, 9). Присутствуют гистограммы, где поток студентов делится на две части: одной части требуется меньше среднего времени изучения данной темы, другой - больше среднего (темы 4, 5, 6, 10-12). Гистограммы, составленные для тем 6, 7, 8, показывают, что основной массе студентов требуется около 4 ч (среднее значение между минимальным и максимальным значениями индивидуального времени) на их изучение.
Возможности компьютерного нейросетевого моделирования и основные свойства искусственной нейронной сети
В соответствии с общей технологией, разработанной в главе 2, в данном разделе диссертации предлагается использовать аппарат искусственных нейронных сетей (ИНС) для разработки адаптивных систем психологического тестирования, определения внутренней структуры известных психологических тестов и, возможно, некоторых свойств личности. Результаты нейро-сетевого моделирования известного теста Йовайши Л.А. (Арзамасцев и Зен-кова 2003) свидетельствуют о принципиальной возможности такого подхода.
Главной задачей при разработке практически любой системы психологического тестирования является получение сведений об интересующих свойствах индивида путем изучения ответов на специально подобранные вопросы или задания. Причины, по которым интересующее свойство не может быть изучено непосредственно довольно разнообразны: 1) нежелание самого индивида подвергаться системе оценок; 2) тестирование интересующего свойства чрезвычайно трудоемко; 3) оно является комплексным показателем, содержащим в себе большое число компонент, правила агрегации которых плохо изучены или неизвестны; 4) сама технология оценки указанного свойства вводит индивида в состояние, в котором он не может давать адекватные ответы.
Поэтому психолог старается создавать систему тестирования таким образом, чтобы, используя обнаруженные ранее (известные) корреляции между исследуемым свойством и ответами на специально подобранные (обычно довольно простые) вопросы или задания, определить числовые характеристики данного свойства индивида. В этом смысле психологический тест можно считать моделью личности.
Разработка типовой системы психологического тестирования включает следующие этапы.
Этап 1. Наблюдая за большими группами респондентов, психолог находит корреляции между факторами, для значений которых он хочет получить оценки (уровень интеллекта, профессиональная пригодность и др.) и ответами на достаточно простые (для тестируемого) вопросы, которые могут быть легко обработаны (вопросы типа: «Любите ли вы читать технические журналы?», задачи на умение логически мыслить, использовать особенности памяти и др.). После этого, на основе полученных выборок рассчитываются коэффициенты корреляции.
Этап 2. Выявленные корреляции используются при разработке системы тестирования. Факторы, связь которых с интересующим свойством оказывается несущественной, обычно исключаются из рассмотрения.
Этап 3. Проводится идентификация и подбор настроечных параметров теста (например, поиск весовых коэффициентов отдельных факторов).
Этап 4. Осуществляется проверка валидности теста. Для оценки валидности снова опрашивают большое число респондентов (контрольная группа), для которых заранее известно (оценено каким-либо независимым, обычно экспериментальным методом) значение тестируемого свойства индивидов. По критериям статистической значимости определяют валидность теста. При необходимости проводится коррекция структуры теста или настроечных параметров, после которой приходится снова возвращаться к одному из этапов 1-3.
Необходимо отметить, что приведенная здесь схема не претендует на полноту. Она в общих чертах напоминает схему разработки математической модели объекта, т.к. по существу система тестирования и является таковой по отношению к личности.
Данная технология разработки тестирующих систем имеет существенные недостатки: значительная трудоемкость исполнения практически всех этапов, вызванная большими объемами выборок; требуемая исходная выборка вопросов и заданий существенно превышает размер выборки, которая в дальнейшем используется для тестирования (остается в тесте); необходимость числовых оценок как самих значимых факторов, так и параметров, за которыми ведется наблюдение; некоторые чисто математические трудности (например, трудно выбрать значения весовых коэффициентов).
