Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Анализ задач, возникающих при организации процесса психолого-педагогической поддержки обучаемых, и выбор пути их решения
1.1 Анализ проблемы психолого-педагогической поддержки обучаемых
1.2 Анализ известных подходов к решению психолого-педагогических проблем обучаемых
1.2.1 Методы оценки индивидуальных различий и психических состояний личности
1.2.2 Анализ существующих подходов к решению психологических проблем обучаемых .
1.3 Анализ известных информационных систем 19
1.3.1 Экспертные системы как технология разработки системы психолого-педагогической поддержки обучаемых
1.3.2 Анализ известных систем в области образования 25
1.3.3 Анализ известных экспертных систем в области психологии
1.4 Психодиагностика на основе экспертных систем 31
1.5 Система психолого-педагогической поддержки обучаемых. 35
Цели и задачи исследования
Выводы по главе 1 39
Глава 2. Разработка концептуальных основ системы психолого-педагогической поддержки обучаемых
2.1 Разработка модели процесса обучения 41
2.2 Разработка общей структуры и требований к СПППО 44
2.3 Классификация типовых проблем обучаемых и разработка рекомендаций по их решению
2.4 Формализация контроля успеваемости студентов 55
Выводы по главе 2 59
Глава 3. Разработка системных моделей для построения информационной системы
3.1 Разработка функциональной модели процесса психолого-педагогической поддержки обучаемых
3.2 Разработка информационной модели процесса психолого-педагогической поддержки обучаемых
3.3 Разработка динамической модели процесса психолого-педагогической поддержки обучаемых
3.4. Предлагаемая структура базы знаний Cl 11II10 76
Выводы по главе 3 78
Глава 4. Разработка моделей представления знаний в системе психолого-педагогической поддержки обучаемых
4.1 Анализ возможностей экспертных систем 80
4.2 Разработка рекомендаций по учету психологических факторов в процессе получения знаний
4.3 Анализ возможностей неформальных методов получения знаний и разработка алгоритма получения знаний
4.4 Выбор модели представления знаний 90
Выводы по главе 4 96
Глава 5. Экспериментальные исследования, анализ результатов ОС
5.1 Разработка методики проведения эксперимента с целью уо определения корреляционной зависимости между эмоциональным состоянием и успеваемостью студента
5.2 Разработка рекомендаций по выбору методики обучения 102
5.3 Реализация системы 1 *"
5.3.1 Характеристика информационного потока системы 110
5.3.2 Организация программного обеспечения 118
5.3.3 Описание системного программного обеспечения
5.3.4 Описание технического обеспечения
5.4 Разработка предложений по оценке эффективности системы 1ХО
5.4.3 Интегрированный показатель стратегической эффективности
5.4.1 Объем и надежность полученных знаний * "
5.4.2 Показатели стратегической эффективности 1^
Выводы по главе 5
заключение 134
список литературы 13 б
приложение
- Анализ известных подходов к решению психолого-педагогических проблем обучаемых
- Разработка общей структуры и требований к СПППО
- Разработка информационной модели процесса психолого-педагогической поддержки обучаемых
- Разработка рекомендаций по учету психологических факторов в процессе получения знаний
Введение к работе
Актуальность темы
В связи с активным использованием информационных технологий произошло резкое изменение как самой схемы передачи знаний, так и методов обучения. Если раньше в центре установки образования стояли университет, преподаватель и его профессиональные знания, то сегодня центральной установкой образовательных учреждений становятся студент и его потребности в образовании, на первый план выходит личность студента.
В образовательном процессе очень важной задачей является правильная организация процесса обучения, позволяющая повысить его эффективность. Обучаемый в процессе обучения остается один на один со многими проблемами, которые могут носить не только учебный, но и психологический характер. Множество работ посвящено исследованию личности. Разработано множество тестов, опросников для создания психологического портрета (тип личности, темперамент и др.) и определения психических состояний личности. Наиболее известными авторами в этой области считаются: Г. Айзенк, Дж. Кеттел, Т. Лири, Ч. Спилбергер, Дж. Тейлор, Т. Элерс, К. Г. Юнг и др. Также много исследований проводится в области организации процесса обучения с учетом психологических особенностей студентов: диагностика темперамента, когнитивных стилей, уровня развития логического, образного, пространственного мышления, общего интеллекта, типов личности, предрасположенности студентов к сферам деятельности, мотивации получения образования, эмоционального состояния студентов в различные периоды обучения. Для рассматриваемых областей образования и психологии разработан ряд экспертных систем: для оценивания понятийного состава знаний обучаемого, для оценки качества знаний в системе открытого образования, для обучения, для профориентации.
Различные аспекты исследований, имеющих отношение и к проблеме психолого-педагогической поддержки обучаемых, рассматриваются в работах
М. М. Благовещенской, А. В. Гаврилова, Т. А. Гавриловой, А. П. Головко, М. Б. Гузаирова, А. А. Калмыкова, В. Н. Козлова, В. К. Кононовой, В. Б. Моисеева, Р. Т. Насибуллина, А. В, Соколовой, Т. С. Петровской и др. Среди известных результатов невыясненными остаются вопросы, связанные с моделями, алгоритмами и научно-обоснованными методиками получения и представления знаний при построении автоматизированной системы психолого-педагогической поддержки обучаемых (Сі 1111Ю).
Цель работы
Целью диссертационной работы является разработка моделей и алгоритмов для информационной системы психолого-педагогической поддержки обучаемых на базе экспертных систем для повышения эффективности обучения.
Задачи исследования
Для достижения цели в работе необходимо решить следующие задачи:
Разработать подход к построению информационной системы психолого-педагогической поддержки обучаемого на основе технологии экспертных систем.
Разработать формализованные модели процесса психолого-педагогической поддержки для реализации в компьютерной среде.
Разработать алгоритмы и методику получения знаний для наполнения базы знаний и методику формализованного представления знаний в базе знаний системы.
Провести экспериментальные исследования для установления зависимости между психофизиологическим состоянием обучаемого, эффектом обучения, видом процесса обучения для формирования набора правил в базе знаний.
Методы исследования
В работе использовались методы системного анализа, решений и моделирования, методы проектирования и программирования экспертных
7 систем, методы инженерии знаний и искусственного интеллекта, методы математической статистики, методы психодиагностического тестирования.
Результаты, выносимые на защиту
На защиту выносятся следующие результаты исследований:
Подход к построению системы, основанный на технологии экспертных систем, обеспечивающий повышение эффективности процесса обучения за счет выдачи рекомендаций по организации учебного процесса с учетом психологических особенностей обучаемого.
Формализованные модели процесса психолого-педагогической поддержки обучаемых (функциональная, информационная), составляющих основу для программной реализации системы, а также динамическая модель на основе сетей Петри, позволяющая реализовывать в компьютерной среде динамику процесса поддержки обучаемых,
Алгоритмы и методики получения и представления знаний для базы знаний системы.
Результаты экспериментальных исследований по выявлению закономерностей и зависимостей свойств личности обучаемого, его успеваемости, способов реализации образовательного процесса.
Научная новизна
Научная новизна данной работы заключается в следующем:
Предлагаемый подход к построению СПППО, основанный на технологии экспертных систем с выдачей рекомендаций по организации учебного процесса, отличается от известных тем, что для повышения его эффективности учитываются психологические особенности личности обучаемых.
Впервые получен набор формализованных моделей, который позволяет отобразить этот процесс в компьютерной среде и создать основу для программной реализации системы в этой среде.
В предложенной методике извлечения знаний для последующего наполнения базы знаний впервые для процесса психолого-педагогической поддержки учтены психологические аспекты получения знаний, определены основные уровни представления знаний и адекватные методы формирования знаний.
В результате проведения экспериментальных исследований установлено в количественном выражении: наличие значимой ранговой корреляционной связи между успеваемостью студента, его личностной тревожностью, мотивацией к успеху и количеством стрессоров в деятельности.
Практическая ценность
В процессе проводимых исследований были получены следующие результаты, имеющие практическую ценность:
-методика модели получения знаний, позволяющая программную реализацию, для включения в базу знаний СПППО, учитывающая психологические аспекты и уровни получения знаний в рассматриваемой предметной области;
-методика представления и формализации знаний в базе знаний СПППО;
-инженерная методика экспериментальных исследований для установления зависимости между психотипом личности и эффектом обучения, научно-обоснованный подход к формированию правил;
-результаты экспериментальных исследований.
Разработанные модели и алгоритмы апробированы и внедрены на факультете информатики УГАТУ.
Связь с научными программами
Работа выполнена в рамках проекта «Методологические основы построения экспертных систем психолого-педагогической поддержки обучаемых в системе открытого образования» по программе «Научное, научно-техническое, материально-техническое и информационное обеспечение создания системы образования», поддержана грантом РФФИ 03-07-90242
9 "Интернет-комплекс поддержки выполнения проектов фундаментальных исследований сложных систем с применением интеллектуальных технологий на базе экспертных систем" (2003 - 2005 гг.) и федеральной целевой программой "Интеграция науки и высшего образования Российской Федерации на 2002 - 2006 годы", проект П0039 "Фундаментальные исследования и новые технологии проектирования сложных технических систем".
Апробация работы
Основные материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на: 3-м международном семинаре «Информатика и информационные технологии», г. Уфа, 2001 г., международной научно-методической конференции «Наукоемкие технологии образования», Новороссийск, июнь 2001 г., 4-м международном семинаре «Информатика и информационные технологии», Греция, Патра, 2002 г, и опубликованы в 12 работах (из них б статей и 2 препринта монографий).
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, пяти глав основного материала, заключения, библиографии и приложений. Основная часть содержит 135 страниц. Список литературы содержит 103 наименования. В приложениях приведены: анализ известной классификации экспертных систем и инструментальных средств для их реализации, функциональная модель процесса психолого-педагогической поддержки обучаемых, динамическая модель процесса психолого-педагогической поддержки обучаемых, расчеты экспериментальных исследований.
Автор выражает признательность и благодарность, дипломированному психологу, канд. техн. наук, доц. Герасимовой И. Б. за ценные консультации и плодотворное сотрудничество при проведении совместных исследований.
Анализ известных подходов к решению психолого-педагогических проблем обучаемых
В разделе рассматриваются различные виды психологических тестов, как методов оценки индивидуальных различий и психических состояний личности, проводится анализ существующих подходов к решению психолого-педагогических проблем обучаемых.
В разделе рассматриваются проблемы, возникающие при исследовании индивидуальных особенностей личности. Приводятся различные психологические тесты, позволяющие составить психологический портрет и оценить эмоциональное состояние личности.
При исследовании индивидуальных различий в поведении и опыте людей возникают две взаимосвязанные проблемы. Во-первых, следует описать множество параметров, по которым люди отличаются друг от друга. Такие термины как, тип, мотив, ценность, черта, темперамент, характер, убеждение и фактор представляют собой некоторый набор концептуальных единиц измерения, которые использовались в целях описания постоянных аспектов поведения человека. Во-вторых, нужно развивать способы измерения индивидуальных различий, т.е. их оценку [90]. Наряду с основными базовыми чертами личности не меньшее значение для ее исследования имеет оценка психических состояний (функциональных - самочувствия, активности, эмоциональных - настроения, тревожности, стрессоустойчивости и др.). В своей основе психические состояния имеют определенный уровень активации нервной системы, при котором реализуются те или иные поведенческие аспекты, определяющие эффективность любой деятельности.
К основным методам оценки индивидуальных черт личности и ее психических состояний относится множество различных психологических тестов, с помощью которых можно оценить: - черты личности (например, опросник Кеттела: «Шестнадцать личностных факторов» [73]); - типы личности, темперамент (например, личностный опросник Г. Айзенка [3, 80]); - межличностные отношения (например, методика диагностики межличностных отношений Т. Лири [47]); - психическое состояние (например, шкала самооценки ситуативной и личностной тревожности Ч. Спилбергера, шкала самооценки личностной тревожности Дж. Тейлора [47]); - мотивацию (например, методика Элерса «Мотивация к успеху» [78]); - творческий потенциал, профессиональную и социальную ориентацию [75]; - функциональную асимметрию мозга (ФАМ), для определения природной предрасположенности личности к различным сферам деятельности [4] и др. Формальная оценка личности, полученная с помощью тестов, обеспечивает возможность получения значимой и точной информации об индивидуальных различиях и психических состояниях личности. Рассмотренные различные психологические тесты позволяют оценивать индивидуальные особенности и психические состояния личности. Тесты, позволяющие оценить психическое состояние личности и мотивацию в деятельности, выбраны для использования в разрабатываемой системе.
В разделе анализируются работы, проводимые в области организации процесса обучения с учетом индивидуально-психологических особенностей студентов. Рассматриваются причины снижения успеваемости студентов и их профилактика, а также самостоятельная работа студентов как повышение качества образования.
Организация учебного процесса с учетом индивидуально-психологических особенностей студентов оказывает значительное влияние на эффективность обучения и качество подготовки специалистов в вузе. С этой целью в [81, 82] проводилась диагностика темперамента, функциональной симметрии-ассимметрии полушарий головного мозга, когнитивных стилей, уровня развития логического, образного, пространственного мышления, общего интеллекта, типов личности и т.д. для их учета в процессе обучения (преподавателям для разработки технологий и методов обучения, а студентам для самопознания и последующего самовоспитания и саморазвития). Анализ результатов исследований показал, что у первокурсников уровень развития общего интеллекта значимо, положительно коррелирует с пространственным мышлением (синтез логического и образного) и с оценками в школьном аттестате. Следовательно, в процессе обучения необходимо развивать пространственное мышление - способность оперировать образами в абстрактном математическом пространстве для развития различных способностей и повышения интеллектуального потенциала подрастающего поколения.
В [70] также проводились исследования с целью выявления предрасположенности студентов первокурсников к сферам деятельности, мотивации получения образования на этом факультете, а также исследование эмоционального состояния студентов через два месяца после начала обучения. Общепризнанным подходом в изучении природной предрасположенности личности к различным сферам деятельности является типологическое исследование функциональной асимметрии мозга (ФАМ), позволяющее определить сильные функции, составляющие основу интеллекта, функции осмысления окружающего мира, стратегию личности. Выявление программной функции позволит сформировать меры воздействия на личность: критика, команды, советы, информация, просвещение, воспитание. Выявление реализационной функции дает возможность учесть в образовательном процессе особенности восприятия подаваемого материала и способности к решению нестандартных задач, генерации собственных идей, реализации намеченных целей оптимальным способом. Метод ФАМ также позволяет определить слабые функции, что открывает возможность поддержки в адаптации, общений, становлении личности. Анализ проведенных исследований показал, что на протяжении всего образовательного процесса в вузе необходимо усиливать развивающее воздействие на студента и меры, направленные на повышение психологической культуры, личностный и профессиональный рост.
В [79] проводился психолого-педагогический анализ причин снижения успеваемости. Были выявлены следующие причины неуспеваемости: методические приемы, применяемые в процессе обучения; интеллектуальные умения (внимание, память, мышление); фактический уровень знаний, навыков, умений; мотивация; ориентация на будущую профессию. Были сделаны следующие выводы:
1. Качественная успеваемость учащихся зависит от неизменных параметров обучения, и ее снижение от определенных причин, которые зависят от конкретных условий учебного заведения и личности студента.
2. Причины снижения качественной успеваемости можно выявить с помощью психолого-педагогической диагностики, ее результаты помогают преподавателям выбрать оптимальные методы и приемы организации урока: практические задания, ориентированные на профессиональную деятельность; преобладание соотношения проблемных и программированных уроков над лекциями; разноуровневый подход к преподаванию дисциплин.
3. Помощь в выборе методов урока окажет входной контроль наличных знаний и умений по дисциплине.
Основными направлениями профилактики снижения качественной успеваемости были выбраны следующие: 1) рациональная организация процесса обучения; 2) совершенствование средств обучения; 3) составление оптимального режима занятий и отдыха; 4) разработка рациональных форм чередования занятий; 5) оптимизация рабочего места; 6) формирование благоприятного психологического климата в коллективе учащихся и т.п.
Разработка общей структуры и требований к СПППО
В данном разделе предлагается структура системы психолого-педагогической поддержки обучаемых, состоящая из десяти основных элементов (блок администратора, блок тестирования, база данных, блок моделирования, блок анализа психофизического состояния обучаемого, блок анализа ситуации, база знаний, механизм вывода, принятие решения, представление решений), определяется взаимосвязь между этими элементами. Рассматриваются свойства, которыми, по мнению автора, должна обладать СПППО для повышения эффективности процесса обучения.
Система психолого-педагогической поддержки должна отвечать следующим требованиям: - система должна обеспечивать трехстороннюю связь преподавателя, студента и рабочей программы; - система должна проводить тестирование обучаемого на определение уровня его знаний и психофизического состояния на определенном этапе обучения; - система должна включать в себя базу данных, куда будет записываться вся информация по студентам; - система должна производить классификацию проблем на психофизиологические, учебные и организационные; - система должна содержать базу данных с необходимыми рекомендациями по преодолению проблем обучаемого и возможных последствий этих проблем; - система должна содержать базу данных, в которой будут содержаться различные варианты проблемных ситуаций, которые могут возникнуть в процессе обучения и варианты принимаемых решений; - система должна представлять рекомендации по решению проблем в форме, удобной для обучаемого. Из общих требований к системе вытекает ее структура и связи между ее основными элементами.
Структура СПППО Блок администратора. Связь обучаемого, преподавателя и рабочей программы обучения с СПППО осуществляется через администратора. Функции администратора сводятся к координации совместного функционирования всех блоков системы. Все изменения, которые происходят в системе, в первую очередь поступают в блок администратора, который в свою очередь может изменить порядок выполнения функций. При возникновении проблемной ситуации администратор связывается с преподавателем или соединяет преподавателя со студентом.
Блок тестирования. Данный блок выполняет функцию тестирования с целью выявления уровня знаний обучаемого, определения психофизического состояния обучаемого (информация об уровне мотивации, тревожности, стрессорах, возможности возникновения проблемных ситуаций и т.д.).
База данных обучаемых содержит: общие сведения об обучаемых; результаты соответствия текущих дел обучаемого индивидуальному плану обучения; результаты тестирования; информационную модель обучаемого.
Блок моделирования. Задача этого блока - построить системную модель возможных проблемных ситуаций, а так же определить эффективность принятого решения в конкретной ситуации. В блоке моделирования осуществляется: моделирование темпов усвоения знаний; моделирование отклонения от графика выполнения работ и усвоения учебного материала; моделирование результатов обучения как динамического процесса.
Блок анализа психофизического состояния обучаемого. В данном блоке содержится следующая информация: о рекомендациях по преодолению возникших психофизических проблем (задач, критических ситуаций); о возможных последствиях критических ситуаций (не усвоение учебного материала, отставание от группы, не сдача лабораторных работ, курсовых работ, зачета или экзамена).
Блок анализа ситуации. В данном блоке производится классификация возможных проблем в процессе обучения. К психофизиологическим проблемам относятся: эмоциональный стресс, высокая тревожность, страх, сомнения, апатия, низкая самооценка. К учебным и организационным проблемам относятся: недостаточный уровень первоначальных знаний, неумение планировать и слабая организация учебной деятельности, отсутствие эффективных контактов с СГПТПО или с преподавателем, неумение работать с учебной литературой, отсутствие опыта в подготовке материалов к научно-техническим конференциям, низкая мотивация, воздействие внешних неблагоприятных факторов, слабое восприятие и усвоение учебного материала. База знаний.
Представление решений. Данный блок преобразует рекомендации по принятию решений в форму, удобную для обучаемого и преподавателя. Для того, чтобы предложить обучаемому ту или иную рекомендацию, необходимо провести классификацию тех проблем, с которыми он сталкивается (взаимодействует, соприкасается) в процессе обучения. Выявить эти проблемы нам помогают тесты, анкеты и индивидуальные беседы. Назначение СПГШО — прогнозировать и предотвращать возникновение проблемных ситуаций у обучаемых и преподавателей.
Система психолого-педагогической поддержки обучаемых должна быть саморазвивающейся, адаптивной, диалоговой и гибкой системой, следовательно, она должна обладать следующими качествами: - способность «видеть» и «чувствовать», понимает ли обучаемый учебный материал, устанавливать степень и характер такого понимания; - способность самостоятельно подбирать учебный материал, определять оптимальные средства и эффективные методы обучения; - способность по-разному излагать учебный материал (технология представления материала), т.е. процесс обучения должен строиться так, чтобы обеспечить возможность доступным образом объяснять один и тот же учебный материал с тем, чтобы обеспечить его понимание и усвоение всеми обучаемыми; - способность за сравнительно .короткий срок (темпы обучения) добиваться усвоения значительного объема информации (уровень усвоения); - способность правильно структурировать учебный материал; - способность формировать у студентов нужную мотивацию и структуру учебной деятельности; - способность передавать накопленный опыт в базу знаний; - способность правильно оценивать внутреннее состояние обучаемого, сочувствовать, сопереживать ему; - способность вселять в обучаемого уверенность, успокаивать его, стимулировать к самосовершенствованию; - способность находить нужный стиль общения с каждым студентом, добиваться его расположения и взаимопонимания; - способность вызывать к себе доверие со стороны обучаемых и иметь авторитет среди них.
Наделив систему психолого-педагогической поддержки обучаемых такими способностями, можно быть уверенным, что использование системы значительно повысит уровень успеваемости обучаемых, высвободит время у преподавателя для решения учебных и организационных задач, научит студентов самостоятельно работать.
Разработка информационной модели процесса психолого-педагогической поддержки обучаемых
Данный раздел посвящен разработке информационной модели процесса психолого-педагогической поддержки обучаемых. Рассмотрена методология информационного моделирования IDEF1X, а также структура информационной модели. Приведена и описана разработанная информационная модель.
Методология информационного моделирования IDEF1X является частью CASE - технологии моделирования IDEF и применяется для анализа информационных структур систем различной природы [60]. Информационная модель дает представление об общем информационном пространстве объекта автоматизации. Средством информационного моделирования являются диаграммы «сущность - связь». С их помощью определяются важные для предметной области объекты (сущности), их свойства (атрибуты) и отношения друг с другом связи. На рисунке 3.4. представлены структурные элементы информационной модели.
Для построения информационной модели СПППО необходимо определить основные сущности, составляющие структуру базы знаний. Каждая сущность должна иметь уникальное имя. Затем для каждой сущности необходимо определить ее атрибуты (какие поля данных содержит сущность), которые либо принадлежат сущности, либо наследуются через отношения. Сущность должна обладать атрибутом или комбинацией атрибутов, чьи значения однозначно определяют каждый экземпляр сущности, которые называются первичными ключами сущности. Сущности связываются между собой идентифицирующими (когда первичный ключ сущности «родителя» является первичным ключом для сущности «потомка») и не идентифицирующими отношениями (когда первичный ключ сущности «родителя» не является первичным ключом для сущности «потомка»).
Чтобы построить информационную модель какого-либо процесса, необходимо вначале построить функциональную модель этого процесса, включающую в себя декомпозицию функций до элементарных операций, описание информационного взаимодействия и управления процессом решения всех задач, а также перечень необходимых ресурсов [31]. На основе функций, определенных в функциональной модели процесса психолого-педагогической поддержки обучаемых, которая представлена в разделе 3.1, была разработана информационная модель, включающая в себя следующие сущности: - база данных студентов; - база данных психологических тестов; - база данных учебных тестов; - база данных результатов психологического тестирования; - база данных результатов учебного тестирования; - база данных рекомендаций. Разработанная информационная модель представлена на рисунке 3.5 [96]. Обучаемый должен пройти тестирование для: - создания интегрального портрета психофизиологического состояния личности; - определения уровня начальной подготовки и текущей успеваемости. БД-пошлог гесгов Я Рис. 3,5. Информационная модель СПППО
Сведения по каждому виду тестирований содержатся в базах данных психологических и учебных тестов. Данные о результатах прохождения всех видах тестирования каждым обучаемым содержатся в соответствующих базах данных результатов тестирования. После прохождения тестов СПППО проводит сравнительный анализ полученных результатов конкретного обучаемого с заложенными в нее типами результатов и на основании этого анализа делает вывод об эмоциональном состоянии и подготовке обучаемого. Эти данные заносятся в базу данных студентов [25]. Интеллектуальная СГТППО вырабатывает следующие виды рекомендаций: 1. По выбору подходящих методов обучения студентов, индивидуального подхода, способствующих организации эффективной учебной деятельности обучаемого. 2. По классификации обучаемых последующим характеристикам: - уровню мотивации к успеху; - уровню ситуативной тревожности; - наличию стрессоров в деятельности; - уровню подготовки. В процессе обучения происходит ступенчатое восприятие информации. Оно заключается в том, что процесс получения и усвоения новых знаний (учебного материала) представляет собой поэтапный (ступенчатый) процесс: получение и интеграция новой информации, закрепление ее с помощью решения практических задач и так до конца учебного семестра, который завершается сдачей курсовой работы и экзамена. Для того, чтобы обучаемый мог понять, правильно ли он усвоил материал, необходимо составить проверочный тест (или «Советчик») как для профессиональной, так и для его психологической поддержки. Кроме рекомендаций СПППО после прохождения каждого этапа обучения выдает преподавателю информацию о данных успеваемости студента на текущий момент времени, т.е. информацию об усвоении пройденного материала в соответствии с учебным планом, заложенным в системе. На основе сравнительного анализа данных обучаемых на каждом этапе, система может выявить тенденции изменения темпа учебной деятельности студента и в соответствии с ними спрогнозировать дальнейшее развитие его учебы. В случае снижения продуктивности работы система с помощью соответствующих тестов-опросников выявляет причины профессионального застоя и выдает необходимые рекомендации. Разработана информационная модель процесса психолого-педагогической поддержки обучаемых, представляющая собой структуру баз данных, необходимых для последующей реализации информационной системы.
Разработка рекомендаций по учету психологических факторов в процессе получения знаний
В данном разделе рассмотрены основные стратегии получения знаний для СПППО, приведены структурные компоненты модели общения при получении знаний. Выделены уровни психологических проблем: контактный, процедурный, когнитивный и их основные характеристики. Сформулированы рекомендации по получению знаний для базы знаний системы.
Приобретение знаний в результате наполнения базы знаний экспертом с использованием специализированных программных средств. При получении знаний для СПППО использоваться не будет. Так как не существует специально разработанных систем для данной предметной области.
Формирование знаний в результате интеллектуального анализа данных и выявления скрытых закономерностей на основе специального математического аппарата и программных средств. При получении знаний для СПППО на первом этапе использоваться не будет, так предметная область является слабо формализуемой. Впоследствии, при накоплении статистического материала, может быть использован.
Извлечение знаний в результате взаимодействия инженера по знаниям с источником знаний (эксперт, специальная литература). Будет использоваться при получении знаний для базы знаний СПППО. Является наиболее актуальной, так как на современном рынке нет систем приобретения и формирования знаний в данной предметной области.
Реализация третьей стратегии или процесса извлечения знаний является основной проблемой инженерии знаний. В этой процедуре психологический фактор определяет успешность и эффективность взаимодействия инженера по знаниям (аналитика) с основным источником знаний - экспертом-профессионалом, а также специальной литературой. Извлечение знаний происходит чаще всего в процессе непосредственного общения разработчиков системы, а в общении психология является доминантной. Модель общения при получении знаний для СІЛЛЮ и ее структурные компоненты представлены на рисунке 4.2.
Контактным слон.На результаты процедуры извлечения знаний влияют следующие параметры партнеров: пол, возраст, личность, темперамент, мотивация и др.Личность определяется устойчивой системой психологических черт, характеризующей индивидуальность человека: доброжелательность, аналитичность, память, внимание, наблюдательность, собранность, настойчивость, общительность, находчивость и др.На эффективность коллективного решения задач влияет также и мотивация экспертов, их стремление к успеху дела,В зависимости от темперамента выделяют четыре классических типа: холерик, сангвиник, меланхолик, флегматик. Значения параметров пола и возраста не являются критическими. Флегматики и меланхолики медленнее усваивают информацию. Зато они лучше усваивают новое, в отличие от холериков, для которых свойственно поверхностное усваивание информации. У меланхоликов часто занижена самооценка, они застенчивы, и в беседе их надо подбадривать.
Процедурный слой. Параметры этого слоя описывают особенности процедуры извлечения знаний. К ним относятся: ситуация общения (время, место, продолжительность), оборудование, профессиональные приемы (темп, стиль, методы).К оборудованию относятся средства, используемые для процесса извлечения знаний, например, наглядный материал, средства для протоколирования результатов и др.Наиболее распространенным способом протоколирования результатов является запись на бумагу непосредственно по ходу беседы. Записи могут вестись также аналитиком на компьютере, кроме того, запись результатов может производиться в виде схемы. При непосредственном общении с экспертом лучше всего использовать небольшое помещение без посторонних людей, которые могут нарушить доверительность беседы. Реконструкция собственных рассуждений -трудоемкий процесс, и поэтому длительность одного сеанса обычно не превышает 1,5-2 часа. Эти два часа лучше выбрать в первой половине дня, например с 10 до 12 часов, если эксперт или аналитик типа «жаворонок». Люди художественного склада легче воспринимают зрительную информацию в форме рисунков, графиков, диаграмм, которая воспринимается через первую сигнальную систему. Люди мыслительного типа лучше понимают язык формул и текстовую информацию. Учет индивидуального темпа и стиля эксперта позволяет аналитику снизить напряженность процедуры извлечения знаний.
Нужно акцентировать внимание лишь на тех аспектах проблемы, которые необходимы для решения конкретной задачи, и уметь отбрасывать все лишнее. Следует учитывать импульсивность человека, т. е. склонен ли он принимать быстрое решение (часто без достаточного основания), или же он склонен к рассудительности.
Следует также учитывать такое свойство человека как, гибкость. Это свойство означает, склонен ли человек к изменению установок и точек зрения в соответствии с изменяющейся ситуацией (ригидные люди не меняют свои представления и структуру восприятия, гибкие же легко приспосабливаются к новой обстановке) Немаловажна и способность человека к различению понятий и разбиению их на классы (чем уже диапазон когнитивной эквивалентности, тем более тонкую классификацию способен провести индивид).
Следует также учесть проблему возможных трансформаций и потерь в цепи передачи информации. Так как для реализации своей системы автор решил выбрать экспертную систему, то немаловажным фактором здесь будет процесс получения знаний от различных экспертов (преподаватель, психолог) и специальной литературы. Поэтому для получения наиболее полной и достоверной информации необходимо учесть все вышеизложенные проблемы и рекомендации по их решению.
Рассмотрены возможности получения знаний с учетом психологического фактора, а также три слоя психологических проблем, возникающих при извлечении знаний, предложены рекомендации по их решению. Учет психологических факторов инженерами по знаниям при получении знаний позволит повысить эффективность извлечения и последующей формализации знаний, особенно в тех задачах, где отсутствует сложившаяся традиция формального представления знаний, а именно для задачи оказания психолого-педагогической поддержки обучаемого.
