Содержание к диссертации
Введение
Глава 1.Методика проблемного обучения в условиях ИКТ 16
1.1. Анализ проблемного обучения 16
1.1.1. Генезис проблемного обучения 18
1.1.2. Понятие проблемного обучения 21
1.1.3. Вопросы и проблемы применения методики проблемного обучения 24
1.2. Проблемное обучение с позиции ИКТ 31
1.2.1. Роль программных средств при организации методики проблемного обучения 31
1.2.2. Дистанционные методы и средства поддержки методики проблемного обучения 35
1.3. Реализация методики проблемного обучения в дистанционном режиме 38
1.3.1. Формализация целей и критериев их достижения 39
1.3.2. Типология проблемных ситуаций 47
1.3.3. Предпосылки реализации технологии 55
1.3.4. Описание реализации методики обучения в обучающей системе 60
1.3.5. Оценка критериев выбора технологии обучения 65
1.4. Условия информационного взаимодействия 70
1.4.1. Элементы системы, ее участники и формы их взаимодействия 71
1.4.2. Информационное взаимодействие и обратная связь с участниками 73
Выводы 77
Глава 2. Интеллектуальная обучающая система ITiS Learning System 80
2.1. Проектирование обучающей системы 80
2.1.1. Организация и стратегия обучения в среде 81
2.1.2. Разработка системных требований и функциональных возможностей 87
2.1.3. Проектирование интерфейсной части среды 94
2.1.4. Проектирование экспертной базы знаний 102
2.1.5. Организация и стратегия разрешения проблемных ситуаций в системе 107
2.1.6. Выбор контролируемых параметров 114
2.1.7. Оценка соответствия принципов работы системы реальному разрешению проблемных ситуаций 116
2.2. Математические методы обучающей системы 120
2.2.1. Кластеризация многомерных данных 120
2.2.2. Оптимизация стохастических процессов с дискретным контролем времени 125
2.2.3. Критерии оптимальности решения задач 128
2.3. Реализация программной части обучающей системы 131
2.3.1. Выбор СУБД и программной платформы 131
2.3.2. Проектирование базы данных 135
2.3.3. Разработка хранимых процедур БД 144
2.3.4. Разработка программного обеспечения 148
Выводы 156
Глава 3. Методика проблемного обучения с использованием обучающей системы 158
3.1. Руководство пользователя по использованию обучающей системы 158
3.1.1. Регистрация анонимного пользователя 158
3.1.2. Руководство администратора 160
3.1.3. Руководство эксперта 164
3.1.4. Руководство преподавателя 167
3.1.5. Руководство студента 171
3.2. Методика организации обучения с помощью системы 174
3.2.1. Общие принципы 174
3.2.2. Условия эффективного применения 176
3.2.3. Обучающая система как дополнительный инструмент 182
3.2.4. Демонстрация методики проблемного обучения с ИОС... 184
3.3. Педагогический эксперимент 190
3.3.1. Постановка педагогического эксперимента 191
3.3.2. Ход выполнения эксперимента 196
3.3.3. Анализ результатов эксперимента 198
Заключение 201
Библиографический список 205
- Генезис проблемного обучения
- Разработка системных требований и функциональных возможностей
- Регистрация анонимного пользователя
Введение к работе
Актуальность научной проблемы состоит в том, что в настоящее время важным приоритетным направлением развития высшего образования признано качество подготовки специалистов в области информатики и информационных технологий. Кроме того, на текущий момент развития нашей страны и мира проблемы национальной безопасности и качества образования стали тесно переплетаться [119]. Повышение качества подготовки студентов по информатике можно обеспечить передовыми педагогическими технологиями, с одной стороны, и использованием средств информационно-коммуникационных технологий (ИКТ), - с другой.
С появлением новых средств обработки, передачи и использования информации активизируется использование интеллектуальных обучающих систем (ИОС). Данный процесс инициирует такие направления деятельности, как «создание и реализация возможностей средств новых информационных технологий (СНИТ), ориентированных на развитие интеллектуального потенциала обучаемых, разработка педагогических программных средств, необходимых для повышения эффективности образовательного процесса и реализации психолого-педагогических целей обучения и воспитания» (И.В. Роберт). Среди них особый интерес вызывают различные сетевые обучающие системы, функционирующие на основе искусственного интеллекта.
СОВІ
При этом образование является приоритетом государственной политики, что зафиксировано в Национальной доктрине образования Российской Федерации. Факт необходимости ускорения модернизации российского образования, результатом которой станет достижение современного качества образования, отражен в положении о приоритетном национальном проекте «Образование». Эта цель будет успешно лизовываться в свете интернетизации образования в рамках национального проекта «Образование» (Приказ Минобрнауки России и
3.2. Методика организации обучения с помощью системы 174
Общие принципы 174
Условия эффективного применения 176
Обучающая система как дополнительный инструмент 182
Демонстрация методики проблемного обучения с ИОС.... 184
3.3. Педагогический эксперимент 190
Постановка педагогического эксперимента 191
Ход выполнения эксперимента 196
Анализ результатов эксперимента 198
Заключение 201
Библиографический список 205
Приложение А 221
Приложение Б 222
Приложение В 223
Приложение Г 226
Приложение Д 228
Приложение Е 229
Мининформсвязи России от 30 июня 2006 г. № 176/85 «Об организации подключения к сети Интернет образовательных учреждений, не имеющих такого доступа»). В этой связи следует рассматривать методические системы обучения студентов информатике в контексте с глобальной информатизацией образования.
Вопросы развития методики преподавания информатики в вузах являются темой многих научных исследований теоретико-методологического направления (Ю.К. Бабанский, В.Г. Кинелев, B.C. Леднев, И.Я. Лернер, И.В. Роберт, М.П. Лапчик, В.В. Краевский, В.В. Давыдов, Я.А. Ваграменко, А.В. Могилев, Е.К. Хеннер, Н.И. Пак, А.Е. Поличка, СР. Удалов, М.Й. Рагулина).
Развитие вычислительной техники, программного обеспечения, ІТ-индустрии обусловливает необходимость углублять содержание курса информатики в сторону прикладных вопросов, порождает трудности их изучения. Усложнение компьютерных систем, сетей, технических объектов, трудность их администрирования и обслуживания актуализируют проблему обучения специалистов эффективным и оптимальным действиям при решении практико-ориентированных проблемных задач. Под оптимальностью разрешения проблемных ситуаций (или локализации проблем) понимается такая последовательность шагов, при которой уровень неопределенности истинной причины проблемы постоянно снижается.
Развитие организации обучения и передачи опыта началось с
появления методики проблемного обучения, основная идея которого —
самостоятельное приобретение знаний учащимися при разрешении
проблемных ситуаций. Данная методика, развивающаяся уже более полувека,
детально исследовалась многими известными отечественными и
зарубежными учеными (М.Н. Скаткин, И.Я, Лернер, К.Д. Ушинский,
Дж. Дьюи, М.И. Махмутов, A.M. Матюшкин, А.В. Хуторской,
М.А. Чошанов, А.А. Поляруш) и успешно применяется на практике. Проблемное обучение в предметной подготовке студентов по информатике
*s
может способствовать повышению уровня их продуктивной деятельности и самостоятельности в приобретении знаний. В этой связи возникает необходимость учить будущих специалистов в области информатики решать проблемы, устранять их причины, способствовать приобретению опыта при разрешении учебных проблемных ситуаций. Без привлечения интеллектуальных методов и средств решить это достаточно сложно в силу многих факторов реальной образовательной практики.
Теоретические и практические основы информационных обучающих
систем заложены в трудах различных исследователей (Н.О. Карбелашвили,
Л.С. Зазнобила, А.А. Журин, СВ. Попов, М.В. Пряжевская,
3.0. Джалиашвили, P.P. Фокин, СВ. Кувшинов, Б.М. Горенский,
Л.С Болотова, Е.В. Касьянова, Е.А. Троицкая, П.Д. Волков) и разработчиков (А.В. Пономаренко, В.А. Щахнов, А.И. Власов, В.О- Мигунов, Д.В. Крайтор, В.А. Степанцов, СВ. Тархов, Е.В. Касьянова).
Развитие сети Интернет в начале 90-х годов позволило по-новому взглянуть на дистанционное обучение (ДО) и способствовало его активному использованию в образовательном процессе. Организации этой форме обучения, основанной еще в середине XX века, посвящены работы многих исследователей (Я.А. Ваграменко, А.А. Федосеев, Д.А. Богданова, А.В. Хуторской, A.M. Бершадский, В.В. Гриншкун, Е.С Полат). В последние годы осознание высокой роли информационной составляющей окружающего мира и развитие сетевого общества привели к развитию проективной стратегии организации сложных систем в сфере образования (Н.И. Пак, Г.Л. Ильин, И.В. Богомаз).
Реализовать методику проблемного обучения студентов информатике можно с помощью компьютерных имитационных тренажеров. Данные программные средства хорошо функционируют в дистанционном режиме, их технические и математические аспекты четко формализованы. Однако существующие модели узкоспециализированы и их разработка является елом трудоемким, дорогостоящим и длительным по времени.
Дистанционный режим обучения имеет много преимуществ (интерактивность, доступность, гибкость), однако современные средства и методы обучения в большинстве случаев не способствуют научению оптимальному разрешению проблемных ситуаций. Вследствие этого необходимо использовать интеллектуальные и адаптивные алгоритмы накопления опытной информации о ходе обучения для индивидуализации этого процесса в сетевых обучающих системах на клиент-серверной Web-платформе.
Проблему исследования определяют несколько противоречий между:
а) высокими дидактическими качествами методики проблемного
обучения для творческого и интеллектуального развития обучаемых,
стимуляции самостоятельной познавательной и исследовательской
деятельности и отсутствием теоретической и практической базы ее
использования в предметном обучении студентов информатике;
б) необходимостью развития у студентов продуктивности
деятельности при решении проблемных задач по информатике и
отсутствием специальных методик, позволяющих повысить этот
уровень;
в) необходимостью и возможностью индивидуализации обучения
студентов оптимальному разрешению проблемных ситуаций и
отсутствием специальных программных средств реализации
методики проблемного обучения с применением дистанционных
форм.
Проблемой исследования являются вопросы развития и реализации методики проблемного обучения студентов в предметной подготовке по информатике на основе интеллектуальных средств средств информационно-коммуникационных технологий.
Исходя из вышесказанного целью диссертационного исследования стали разработка и обоснование методики проблемного обучения студентов информатике с использованием специальной сетевой интеллектуальной
ІОСТИ
обучающей системы, обеспечивающей условия повышения продуктивности деятельности при решении проблемных задач.
Объектом исследования в работе выступает учебный процесс по информатике в вузе с использованием дистанционных средств и методов обучения.
Предметом исследования является методика проблемного обучения студентов информатике с использованием интеллектуальной обучающей системы.
В основу исследования положена гипотеза о том, что повышение уровня продуктивности деятельности студентов при решении проблемных задач в их предметной подготовке по информатике может быть обеспечено, если в методике обучения использовать интеллектуальную обучаюигую систему при следующих условиях.
На организационно-методическом уровне: применение проективной стратегии обучения (по правилу «все-для-всех») при использовании сетевой интеллектуальной обучающей системы, доступной в Интернет.
На уровне управления учебной деятельностью: использование интеллектуальных и адаптивных алгоритмов индивидуализации обучения. ^^
На содержательном уровне: наполнение базы знаний экспертами в проблемной области, базы проблемных заданий — преподавателями информатики, обучение системы всеми участниками системы (экспертами, преподавателями, студентами).
,
. На учебном уровне: целенаправленное использование системы студентами на практических занятиях в компьютерном классе, а также при самостоятельной подготовке к промежуточной и итоговой аттестации по заданным темам курса информатики в дистанционном режиме.
Повышение уровня продуктивности деятельности студентов при решении проблемных задач в их предметной подготовке по информатике с использованием обучающей системы будет оцениваться по уровню оптимальности локализации учебных проблемных ситуаций и уровню незавершенности их разрешения (на основе трудов Н.В. Кузьминой и А.А. Деркача).
Учитывая указанную проблему, совокупность противоречий, цель и гипотезу в диссертационном исследовании поставлены следующие задачи.
Проанализировать теоретические основы методики проблемного обучения информатике, ее реализацию и проблемы применения в педагогической практике.
Выявить и описать условия информационного взаимодействия в условиях проективной стратегии организации процесса обучения. Описать роли пользователей, их функции и место в системе.
Разработать методику проблемного обучения, использующую специальную интеллектуальную обучающую систему на основе проблемных ситуаций. Спроектировать специальную интеллектуальную обучающую систему, используя современные достижения в педагогике, моделировании, математике, а также теории принятия решений.
Выбрать математические методы для реализации необходимых задач в обучающей системе, которые должны обеспечить ее интеллектуальность и адаптивность по отношению к процессу обучения и обучаемым. Выбрать инструменты разработки обучающей системы и реализовать необходимые алгоритмы на программной платформе.
Разработать базы знаний по курсам «Архитектура ЭВМ» и «Компьютерные сети», провести педагогический эксперимент в реальной практике вуза с целью выявления эффективности
ІИЄМ
реализации методики проблемного обучения с использованием сетевой интеллектуальной обучающей системы.
Для достижения поставленных целей и задач будут использоваться
следующие методы исследования. Изучение и анализ психолого-
педагогической, научно-методической литературы, анализ отечественного и
зарубежного опыта применения автоматизированных обучающих систем;
наблюдение, беседы с преподавателями учебных заведений и учащимися,
анкетирование и тестирование учащихся; обобщение; формализация;
моделирование; проведение занятий с использованием ИОС; педагогический
эксперимент по проверке гипотезы исследования в процессе обучения
решению задач по информатике студентов с дальнейшей обработкой его
результатов. ^^^^
Б своей работе автор будет опираться на следующие методологические
и теоретические концепции. Педагогические концепции (Ю.К. Бабанский,
В.В. Давыдов, М.А. Данилов, В.В. Краевский, И.Я. Лернер, М.Н. Скаткин,
Н.М. Шахмаев, М.А. Чошанов, А.В. Могилев, Е.К. Хеннер, Н.И. Пак), теории
и методики информатизации образования (И.В. Роберт, М.П. Лапчик,
О.А. Козлов, Я.А. Ваіраменко, А.Е. Поличка, СР. Удалов), теории
проблемного обучения (С.Л. Рубинштейн, М.Н. Скаткин, И.-Я. Лернер,
К.Д. Ушинский, Дж. Дьюи, М.И. Махмутов, A.M. Матюшкин,
В.В. Ї
А.В. Хуторской, Г.К. Селевко). Теории систем (Л. фон Берталанфи, Л. Заде), теории искусственного интеллекта, экспертных систем и представления знаний в экспертных системах (Р. Карнап, Д.А. Поспелов, Э.В. Попов, В.Л.Стефанкж, Г.С.Осипов), математические теории распознавания образов и кластеризации данных (Н.Г. Загоруйко, Ю.И. Журавлев, А.В. Лапко, В.А.Лапко), теории и технологии проектирования баз данных (Д. Мейер, В.В. Быкова, М.П. Малыхина, А.Д. Хоменко).
Организация и этапы исследования
I этап (2006 г.) — анализ предметной области, изучение педагогической И технической литературы, разработка целей исследования, обоснование
для развития продуктивности деятельности студентов по разрешению проблемных ситуаций по информатике. Раскрыта возможность эффективной реализации методики проблемного обучения информатике в дистанционном режиме.
Практическая значимость состоит в разработке методики проблемного обучения с использованием ИОС ITiS Learning Syslem (http;//pI96,achcity.com/tree), позволяющей преподавателям информатики использовать ее при аудиторной и дистанционной формах обучения студентов, а также базы знаний по разделам информатики (архитектура ЭВМ, компьютерные сети).
Достоверность научных результатов проведенного исследования, его результатов и выводов обусловлена теоретической и методической обоснованностью исходных данных; опорой на основные практические исследования в области педагогики, методики преподавания информатики, информатизации образования, применения ИКТ в образовательном процессе, теории разработки и проектирования баз данных; совокупности различных методов исследований, адекватности применяемым методам исследования, а также соответствием полученных выводов основным ПОЛОЖЄІШЯМ современной концепции информатизации образования и результатам педагогического эксперимента.
На загциту выносятся следующие положения.
яв.1 тр.
1. Эффективным средством реализации методики проблемного обучения студентов в их предметной подготовке по информатике является проективная сетевая ИОС, позволяющая осуществлять енаж по приобретению опыта разрешения проблемных ситуаций. . Методика проблемного обучения студентов информатике с использованием созданной ИОС повышает уровень продуктивности их деятельности по разрешению проблемных ситуаций по информатике, т.е. способствует приобретению навыков оптимальных действий при локализации проблемных ситуаций,
теоретических подходов к реализации методики проблемного обучения в обучающей системе.
II этап (2007 г.) — разработка методики проблемного обучения, проектирование обучающей системы, реализация и тестирование отдельных алгоритмов системы, представление результатов работы на конференциях и в статьях, разработка опытного образца обучающей системы, начало проведения педагогического эксперимента.
Ш этап (2008 г.) — доработка обучающей системы до первой версии, внедрение обучающей системы, постановка педагогического эксперимента, обработка статистических результатов, проверка гипотезы.
Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что в настоящей работе:
обоснован и разработан подход реализации методики проблемного обучения студентов информатике с использованием специальной сетевой ИОС, позволяющей повысить уровень продуктивности деятельности студентов по разрешению проблемных ситуаций, индивидуализацию обучения с помощью включенных алгоритмов управления учебным процессом в традиционном и дистанционном режимах;
выявлены типы учебных проблемных ситуаций, которые возможно реализовать с помощью интеллектуальных обучающих систем, а также этапы их формирования и разрешения, что отличает ее от работ Е.А. Троицкой, Е.В. Касьяновой, Г.С. Молоткова;
разработана схема информационного взаимодействия в обучающей системе между различными типами пользователей, организованная таким образом, что потоки между элементами направлены от объекта с большим информационным потенциалом к объекту с меньшим. Это позволяет передавать информацию через систему от экспертов в предметной области к обучаемым.
Теоретическая значимость. Обоснованы дидактические условия реализации методики проблемного обучения на основе специальной ИОС
ли. в
4.
повышает уровень самостоятельности при принятии решении в
условиях неопределенности.
3. Использование интеллектуальных и адаптивных алгоритмов
(кластеризации, оптимизации стохастических процессов),
продукционных и семантических моделей знаний, накопление
опытной информации о ходе обучения в сетевой ИОС на клиент-
серверной web-платформе способствуют индивидуализации
обучения студентов в их аудиторной и самостоятельной работе.
Теоретические положения и практические результаты опубликованы в
14 основных работах, результаты также приводились на I Сибирских
педагогических чтениях «Актуальные проблемы теории и методики обучения
и воспитания», КПТУ, г. Красноярск (2006), Всероссийской научной
конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука. Технологии.
Инновации». НГТУ, г. Новосибирск (2006, 2007), Всероссийской научно-
практической конференции «Информатизация педагогического
образования», УГПУ, г. Екатеринбург (2007), Всероссийской научно-
практической конференции «Проблемы формирования информационно-
коммуникационной компетентности выпускника университета начала XXI
века», ПТУ, г. Пермь (2007), Всероссийской научно-практической
конференции с международным участием «Открытое образование: опыт,
проблемы, перспективы», КГПУ, г. Красноярск (2007 и 2008), И Сибирских
педагогических чтениях «Актуальные проблемы теории и методики обучения
и воспитания», КГПУ, г. Красноярск (2007), XVII Международной
конференции-выставке «Информационные технологии в образовании»,
Москва (2007), II Всероссийской научно-практической конференции
«Фундаментальные науки и образование», БиГПУ, г.Бийск (2008), на
конференции-конкурсе «Технологии Microsoft в теории и практике
программирования», НГУ, г. Новосибирск (2008). Оформлена регистрация
разработки интеллектуальной обучающей системы на основе проблемных
ситуаций ITiS Learning System в государственном отраслевом фонде
:враля
алгоритмов и программ (ОФАП) за номером №10017, Москва (от 19 февраля
2008 год). #^^
Структура диссертации. Диссертация состоит из Введения, трех глав. Заключения, библиографического списка и приложений. Общий объем работы составляет 230 страниц. Текст работы содержит 63 рисунка, 10 таблиц, 6 приложений. Библиографический список содержит 140
наименовании.
&
/о
#
Генезис проблемного обучения
В истории педагогики постановка задач, вызывающих трудности с ходом решения и его неоднозначностью, известны по беседам Сократа, Пифагорейской школе, софистам. Идеи активизации обучения путём организации самостоятельного приобретения знаний учащимися отражены в трудах Ж.-Ж. Руссо, И.Г. Песталоццй, Ф.А. Дистервега, К.Д. Ушинского и др. Разработка способов активизации мыслительной деятельности учащихся привела во второй половине XIX - начале XX вв. к внедрению в преподавание отдельных учебных предметов эвристического (Г.Э. Армстронг), опытно-эвристического (А.Я. Герд), лабораторно-эвристического методов (Ф.А. Винтергальтер), метода лабораторных уроков (К.П. Ягодовский) и «исследовательского метода» (Б.Е. Райков) [68]. Иногда полноправным представителем проблемного обучения называют Сократа (469-399 до Р.Х.), широко применявшего эвристический метод обучения в виде бесед, названный им майевтикой. Однако она представляет собой с точки зрения своей логической формы индукцию (наведение) и позволяет, по мнения Сократа, извлекать скрытое в человеке знание с помощью искусных наводящих вопросов. Это лишь отдаленно напоминает проблемное обучение, так как при проблемном обучении, в современном его понимании, обучаемый все-таки приобретает знания и опыт из внешнего мира, а не скрытого в самом себе. При этом важно, что принцип самостоятельности уже присутствует. Похожие идеи наблюдаются у Платона (427-347 до Р.Х.), ученика Сократа. В педагогической деятельности и в научных трудах он использовал метод диалога, по его мнению, обучение и радость познания должны быть неразделимы.
В эпоху Возрождения принцип добровольности и осознанности процесса обучения, а также необходимость получения радости от него, воплотились в гуманистических методах французского философа М. Монтеня (1533-1592), также известных как принцип «мягкой руки». По мнению Монтеня, цель воспитания состоит в том, чтобы сделать из человека не специалиста-священника, юриста или доктора, а человека с развитым умом, твердой волей и благородным характером. После всеобщего упадка педагогики, из-за жесткой идеологизации развитие творческого подхода, умственных способностей и навыков самостоятельного мышления учащихся было весьма важным в процессе образования. Несмотря на прошествие многих веков, высказывание Галилео Галилея роднит его с Сократом: «Вы не в состояіши научить человека чему-либо. Вы можете лишь помочь ему обнаружить это внутри себя». Их мысли о поиске знаний в себе можно трактовать как рекомендации самостоятельного получения новых знаний и развития собственного мышления.
В явном виде идея самостоятельного приобретения знаний учащимися и выделение развития учащихся в качестве основной цели образования была выдвинута в XVIII веке французским мыслителем Ж.-Ж, Руссо (1712-1778). Известно его изречение об обучаемом: «Пусть он достигает знания не через вас, а через самого себя, пусть он не заучивает науку, а постигает ее сам» [118]. Концепцию поэлементного образования, деятельностный подход к процессу обучения и активизации самостоятельной работы учащихся предложил швейцарский педагог И.Г. Песталоцци (1746-1827) в противовес догматическому обучению. Его концепцию продолжил немецкий педагог А. Дистервег (1790-1866): «Плохой учитель преподносит истину, хороший — учит ее находить». Это говорит о принципах заинтересованности и самостоятельности учащихся в приобретении знаний для эффективного обучения.
Разработка системных требований и функциональных возможностей
В автономном режиме этап запроса управляющих воздействий от преподавателя заменяется на определение их по специальным алгоритмам. Это возможно на основании уже имеющейся статистической информации, здесь следует определить оптимальную серию воздействий, основываясь на формализованных действиях преподавателя. Данный этап полезен не только для автономного режима работы системы, но и для самих преподавателей. Нередко педагоги даже не отдают себе отчет о том, почему и вследствие чего они поступили в определенный момент так или иначе. Также сложно преподавателям указать наиболее эффективную последовательность воздействий на обучаемых, приводящих к изменению их характеристик в лучшую сторону. Поэтому данный этап проходит с применением методов оптимизации. Выбор серии воздействий на основе модели переходов (рис. 6) можно рассматривать как оптимизацию стохастического процесса с дискретным контролем времени при нечетко заданных условиях. Данная задача решается методом Беллмана-Заде [10]. Действительно, процесс переходов обучаемых из одного состояния в другое (то есть изменение характеристик) проходит случайным образом в определенные (дискретные) моменты времени при воздействии различными методами. Основным условием, исходя из которого решается задача оптимизации, является как раз стремление перевести обучаемого в наиболее желаемое состояние. Каждое конечное состояние или кластер в представлении преподавателя имеет бственный уровень желательности. С другой стороны, каждый метод возможности обучающей системы для каждого типа пользователей. Далее на их основе будем проектировать базу знаний и программную часть.
Среди системных требований выделяют много различных типов [42]. Мы сконцентрируемся на наиболее важных и распространенных.
Требования к аппаратной части - серверная часть должна обеспечивать возможность установки и успешного функционирования программной платформы, на которой разрабатывается обучающая система, в соогветствующей системе управления базами данных (СУБД), а также иметь свободное дисковое пространство для постоянно увеличивающейся базы данных.
Требования к программной части — клиентская часть программного обеспечения должна поддерживать работу в наиболее распространенных операционных системах, различных версиях Windows и Linux.
Требования к пользователям — работа в обучающей системе должна быть интуитивно понятна, таким образом, чтобы пользователь со средними навыками работы на компьютере смог за время в объеме от нескольких минут до часа (в зависимости от опыта работы) разобраться с логикой работы обучающей системы.
Так как данная обучающая система является средством новых информационных технологий и разрабатывается в рамках информатизации образования, то требуется соблюдать педагогико-эргономические требования [Н)0;122]. Ш Педагогические требования: возможность формирования содержания учебного материала сообразно целям и задачам, определяемым программой изучения и уровнем начальных знаний в данной предметной области; обеспечение возможности автоматизации процессов сбора, обработки и накопления информации о промежуточных результатах обучения с возможностью прогнозирования итоговых результатов. Практически все требования организуются с помощью интеллектуальных и адаптивных алгоритмов, описанных в разделе 2.2.
Регистрация анонимного пользователя
Применяя описанные стратегии организации задач, преподаватель также получает инструмент проверки случайности знаний. Задавая серию задач с идентичными элементами (цели, условия или проблемы) по результатам несложно определить случайность навыков, при этом отимальность решения задачи будет сильно различаться. Надо заметить, что следует различать случайности удачного решения и точечности опыта. В первом случае при повторении задачи или задании похожей высока вероятность, что студент с ней не справится. Во втором случае практика показывает, что обучаемые успешно ее решают, так как имеют соответствующие опыт и навыки. Поэтому следует расширять опыт с помощью связанных серий задач.
Требования, предъявляемые к студентам для достижения эффективной организации обучения с использованием ИОС.
Одна из главных важных особенностей обучаемых — это возраст. Обучающая система рассчитана на развитие профессиональных навыков, которые начинают складываться в старшем школьном возрасте и в первые годы обучения в высшей школе, а далее продолжают развиваться на протяжении всей профессиональной деятельности. Поэтому не предполагается применение системы с обучаемыми более младшего возраста. Обычно детям в этом возрасте необходимо наиболее наглядное обучение, различными развивающими комплексами, наглядно моделирующими явления и процессы. Здесь главное развить общее представление обучаемого об окружающем мире. Кроме того, у большинства из них возможно недостаточное развитие образного и логического мышления. Вследствие этого массовое использование данной системы на больших группах не исследовалось. Кроме того, в школьном возрасте не стоит задача развития профессиональных навыков и опыта в узких предметных областях.
Психологические особенности обучаемых могут вызывать сопротивление при внедрении использования обучающей системы на основе проблемных ситуаций. При испытании обучающей системы возникали проблемы у обучающихся, с консервативным образом мышления, у которых новые инструменты диагностики вызывают негативные эмоции и снижают уровень активности. Аналогичный эффект происходит у студентов гуманитарной направленности и с гуманитарным складом ума. Первой группы лиц обучение на данной системе не касается, так как она изначально предназначена для предметного обучения информатике. Со второй группой сложнее, так как обучаемые с гуманитарным складом ума встречаются и среди студентов, обучающихся информатике. Здесь следует применять адекватные лсихолого-педагогические методы для разъяснения необходимости применения данной интеллектуальной обучающей системы. Также требуются активность мышления на среднем уровне, аналитический склад ума, достаточный уровень логико-индуктивных способностей.
Учитывая, что разрешение проблемных ситуаций требует наличия формализованных знаний у обучаемых, теоретическое знакомство с предметной областью, объектами и процессами проблемных ситуаций является весьма важным. Если некоторые студенты уверенно решают определенные задачи, это свидетельствует о наличии жизненного опыта и/или интуиции. Естественно, что эти данные необходимы и весьма пригодятся при дальнейшем обучении. Тем не менее, преподавателю следует обращать внимание на данные уппы лиц и обучать их отдельными методами.
