Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СРЕДЫ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ ВМФ 19
1.1. Методологические аспекты создания информационной среды подготовки специалистов ВМФ 19
1.2.Педагогические проблемы построения и применения автоматизированной среды подготовки специалистов ВМФ 2 7
1.3.Подготовка специалистов ВМФ как процесс обучения 3 9
1.4.Определение среды подготовки специалистов ВМФ и ее основные противоречия 4 8
1.5.Тенденции и направления развития среды подготовки специалистов флота 62
1.6.Обобщенная модель современного специалиста флота и требования к среде его подготовки 7 5
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1 92
ГЛАВА 2. КОНЦЕПЦИЯ, ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И АРХИТЕКТУРА ЕДИНОГО ИНФОРМАЦИОННО-ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРОСТРАНСТВА АВТО МАТИЗИРОВАННОЙ СРЕДЫ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ ВМФ 94
2.1. Концепция интеллектуальной сети для автоматизированной среды подготовки специалистов ВМФ 94
2.1.1 «Кибернетическая» концепция перевода системы подготовки специалистов ВМФ в автоматизированную среду 94
2.1.2 Функциональные возможности интеллектуальной сети для автоматизированной среды подготовки 101
2.1.3 Концептуальная модель функционирования интеллектуальной сети автоматизированной среды подготовкиспециалистов ВМФ 10 6
2.2. Принципы построения Единого Информационно-Функционального Пространства АСПС ВМФ 113
2.2.1. Непрерывность обучения 113
2.2.2. Структуризация педагогических знаний 122
2.2.3. Формализация процесса обучения 125
2.3. Архитектура Единого Информационно- Функционального Пространства среды подготовки специалистов ВМФ 132
2.3.1. Обоснование требований к единому информационно-функциональному пространству 132
2.3.2. Гипотетическая архитектура единого информационно-функционального пространства 140
2.3.3. Концепция построения единого информационно-функционального пространства автоматизированной среды подготовки специалистов ВМФ 14 6
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2 152
ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМАЛИЗОВАННОГО ПРЕДСТАВ ЛЕНИЯ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ В АСПС ВМФ 155
3.1. Требования к процессу формализации педагогических знаний в автоматизированной среде подготовки 155
3.2. Основные аксиомы формализованного представления педагогических знаний в автоматизированной среде 163
3.3. Основы методологии формализованного представления педагогических знаний 165
3.4. Формализованная база педагогических знаний 168
3.4.1. Элементы формализованная база педагогических знаний 168
3.4.2. Структура формализованной базы педагогических знаний 17 6
3.4.3. Связи формализованной базы педагогических знаний 17 8
3.4.4. Внешние структурные связи формализованной базы педагогических знаний 183
3.4.5. Граница формализованной базы педагогических знаний 185
3.4.6. Внешние функциональные связи Формализованной базы педагогических знаний 18 6
3.5. Мера объема педагогических знаний 18 7
3.6. Алгоритмы построения формализованной базы педагогических знаний учебной дисциплины 194
3.7. Технология построения иерархически упорядоченной сети конкретной учебной дисциплины 2 00
3.8. Алгоритмы обеспечения процесса подготовки специалистов ВМФ в инфологической среде 2 02
3.8.1. Алгоритмы управления учебным процессом 202
3.8.2. Алгоритмы обеспечения работы педагога 20 9
3.8.3. Алгоритмы обеспечения обучающегося 213 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3 216
ГЛАВА 4. МЕТОДЫ И АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ МЕТОДИКИ ПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ СПЕЦИАЛИСТОВ ВМФ В ИНФОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЕ 220
4.1. Обоснование форм представления знаний-умений при автоматизированном контроле 220
4.2. Базовая концепция методики измерения семантической информации педагогических знаний 228
4 3 Структура системы автоматизированной диагностики знаний-умений 233
4.4. Структуризация ответа обучаемого, выдаваемого в виде связного, свободно конструируемого текста 237
4.5. Формирование базы эталонных моделей учебных элементов. Диагностика обучаемого 250
4.6. Результаты педагогического эксперимента. Оценка эффективности разработанных алгоритмов 25 9
4.7. Оценка дидактической эффективности автоматизированной среды при практической подготовке специалистов ВМФ 2 64
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4 27
- Методологические аспекты создания информационной среды подготовки специалистов ВМФ
- Концепция интеллектуальной сети для автоматизированной среды подготовки специалистов ВМФ
- Требования к процессу формализации педагогических знаний в автоматизированной среде подготовки
Введение к работе
В современных условиях значение Военно-Морского Флота (ВМФ) в обеспечении безопасности государства и в сдерживании агрессора от развязывания войны возрастает. Для выполнения внешнеполитических функций, защиты экономических интересов в мировом океане и поддержания на высоком уровне своего престижа ВМФ России должен находиться в боеготовом состоянии.
Одной из основных составляющих боевой готовности ВМФ является уровень подготовки его специалистов, их готовность к решению своих функциональных задач. Уровень подготовки специалистов флота в свою очередь зависит от качества организации процесса передачи знаний, умений и навыков по соответствующим планам и программам, который осуществляется во время подготовки и проведения учебных мероприятий в системе подготовки специалистов ВМФ.
Подготовка специалистов ВМФ, как составная часть подготовки Вооруженных Сил РФ, должна проводится систематически, в условиях, приближенных к реальной боевой обстановке, максимально используя для этого новейшие достижения науки и передовых технологий, с тем, чтобы обеспечить требуемые современному ВМФ эффективность и качество подготовки должностных лиц и органов управления в целом.
Резкое сокращение ассигнований на развитие ВМФ в 1989-99 гг. заставило сократить (или полностью прекратить) строительство современных кораблей и, как следствие и развитие системы подготовки специалистов для них.
На улучшение ситуации в ближайшие годы можно только надеяться. В то же время можно констатировать нарастающее оснащение всех составных частей ВМФ средствами - носителями новых информационных технологий - современными компьютерными системами, объединенными в локальные, региональные и глобальные сети, что с неизбежностью приводит к их активному использованию.
Последние десятилетия 2 0 века характеризуются бурным развитием аппаратно-программных средств-носителей новых информационных технологий. Персональные ЭВМ прочно вошли в повседневную жизнь широких слоев общества. Они стали неотъемлемым атрибутом всех сфер человеческой деятельности, в том числе и такой специфической, как противостояние на море. Современные средства-носители новых информационных технологий (НИТ) обеспечивают возможность отображения информации, представленной на любых других видах ее носителей (книгопечатная продукция, фото и кинопленка, аудио и видеозаписи и т.д.), и имеют собственные мощные средства ее отображения и обработки. Персональные ЭВМ объединены в локальные, региональные и глобальные сети, что обеспечивает их пользователю оперативный доступ ко всему информационному ресурсу, накопленному человечеством. Данные характеристики средств-носителей определяют новые информационные технологии в качестве принципиально нового и мощного средства познания любой из областей человеческих знаний или видов деятельности.
Новые возможности в осуществлении доступа к информационному ресурсу общества, в отображении и обработке информации не могли не найти своего адекватного отражения в педагогике как единственной области науки, которая целенаправленно занимается проблемами представления человеческих знаний в виде, обеспечивающем их усвоение. За последние три десятилетия в педагогической литературе появился целый ряд работ, так или иначе связанных с проблемами использования НИТ и компьютеризации образовательного процесса. Непосредственное отношение к инициации настоящего диссертационного исследования имеют работы таких известных ученых-педагогов как Г.А. Балл, В.И. Бегун, В. П. Беспалько, В.М. Блинов, В. И. Гинецин-ский, Е.С. Заир-Бек, В.А. Извозчиков, В.В. Краевский, Н.В. Кузьмина, Ю.Н. Кулюткин, Л.Н. Ланда, И. Я. Лернер, Е.И. Машбиц, В.П. Мизенцев, А.Е. Марон, А.Н. Печников, A.M. Пырский, А.Я. Савельев, М.Н. Скаткин, В.Е. Радио-нов, Н.Ф. Радионова, В.Я. Слепов, С.А. Смирнов, Н.Ф. Талызина, Л.Т. Турбович, В.А. Якунин.
Особую роль новые информационные технологии играют в сфере профессионального образования, а в частности -в сфере военного образования. Однако опыт автора по непосредственной разработке и прямому внедрению элементов автоматизации, в том числе средств-носителей новых информационных технологий, в систему подготовки специалистов ВМФ свидетельствует об их недостаточной эффективности, отсутствии существенного влияния на качество подготовки и, как следствие, широкого распространения.
Система подготовки специалистов ВМФ представляет собой систему профессионального образования, которая включает две основных подсистемы: подсистему военно морских учебных заведений (ВМУЗ) и подсистему боевой и оперативной подготовки флотов.
ВМУЗ призваны обеспечить такой уровень общенаучной, общетехнической, общевоенной, специальной технической, тактико-специальной, тактической, физической и психологической подготовки специалистов ВМФ, который позволяет последним в кратчайшие сроки освоить узко специфическую область профессиональной деятельности, определяемую совокупностью функциональных обязанностей по исполняемой должности и технических характеристик средств реализации соответствующей деятельности.
Система боевой подготовки ВМФ, включающая подготовку непосредственно на кораблях и в частях ВМФ, предназначена для обеспечения высоко профессионального освоения всеми категориями специалистов ВМФ функциональных обязанностей в соответствии с исполняемой должностью; отработки взаимодействия отдельных специалистов, боевых постов и командных пунктов по решению всего комплекса стоящих перед кораблем задач; отработки штабов соединений и объединений ВМФ по управлению подчиненными им силами. Конечной целью системы профессионального образования ВМФ является достижение всеми категориями специалистов такого уровня профессиональной подготовки, который обеспечивает наиболее полную реализацию боевых возможностей оружия и технических средств кораблей и частей ВМФ.
Уровень профессиональной подготовки специалистов ВМФ оценивается результативностью их действий в среде деятельности. В свою очередь эта результативность опре деляется степенью сформированности образа деятельности. В педагогической психологии образ действия и образ среды действия объединяются в единый структурный элемент -«ориентировочную основу действия», определяемую как динамический синтез воспринимаемой информации о среде деятельности и информации об образе действий в данных условиях среды, извлекаемой из памяти. Эффективное достижение целей профессионального обучения с необходимостью предполагает наиболее полное соответствие среды подготовки среде профессиональной деятельности.
С системных позиций корабль ВМФ представляет собой многоцелевую адаптивную человеко-машинную систему, включающую ряд аналогичных подсистем. Большинство локальных человеко-машинных систем корабля, включающих технические средства органов управления и обслуживающих их специалистов, представляют собой автоматизированные системы. Реально средой деятельности специалистов ВМФ является автоматизированная среда, а рабочим местом — автоматизированное рабочее место - АРМ. Таким образом, характер среды деятельности специалистов ВМФ требует организации их профессионального обучения в адекватной автоматизированной среде подготовки специалиста - АСПС. В настоящее время такой среда нет, и основные проблемы ее создания лежат не в технической, а в педагогической области.
Суть данных проблем состоит в том, что имея один и тот же материальный технический базис, современная среда деятельности и автоматизированная среда подготовки специалистов имеют различные цели функционирования. Це лью функционирования автоматизированной среды деятельности является решение поставленной кораблю (техническому средству, оружию) задачи. Поэтому законы функционирования автоматизированной среды деятельности определяются в предметных областях тех научных дисциплин, которые изучают сам корабль, системы его вооружения и техники, способы их применения в различных условиях внешней среды и т.д. В отличие от автоматизированной среды деятельности, целью автоматизированной среды подготовки специалистов является повышение квалификационных характеристик специалистов ВМФ в отношении задач их профессиональной деятельности. Единственной областью человеческих знаний определяющей методы и способы достижения такой цели является педагогика. Поэтому закономерности функционирования автоматизированной среды подготовки специалистов определяются теми закономерностями усвоения знаний, формирования умений и навыков, которые формулируются в предметной области педагогической науки. В отношении автоматизированной среды подготовки специалистов педагогика выступает в качестве специфической области науки управления, определяющей все закономерности,, методы и способы управления с целью повышения квалификационных характеристик управляемого объекта.
До сих пор любая система обучения как система непосредственного взаимодействия преподавателя и обучаемых представляла гуманоидную систему. Адекватными средствами описания таких систем является естественный язык и диалектическая логика. Именно эти средства и использует современная педагогика. Сущность проблемы внедрения но вых информационных технологий в образовательный процесс и использования данных педагогики для организации функционирования автоматизированной среды подготовки специалистов состоит в том, что с внедрением ЭВМ взаимодействие преподавателя и обучаемых начинает представлять собой не гуманоидную, а антропотехническую систему. Адекватными средствами описания таких систем являются искусственные языки и формальная логика. Основной проблемой создания автоматизированной среды подготовки специалистов флота является проблема формализации и технологизации педагогических знаний.
Все существующие направления разрешения основного современного противоречия процесса подготовки специалистов ВМФ обладают общим свойством, - они базируются на общем (едином) информационно - функциональном пространстве системы подготовки специалистов ВМФ.
Последнее утверждение определяет, что совершенствование образовательного процесса становится практически возможным за счет применения средств автоматизации процессов переработки информации.
Повышение интенсивности образовательного процесса, при неизменном уровне качества подготовки специалистов эквивалентно высвобождению части общего ресурса времени обучения для разрешения основного противоречия.
Актуальность темы диссертационного исследования и необходимость ее разработки определяется:
— объективным существованием общепедагогической проблемы формализации педагогических знаний для разработки компьютерных технологий обучения;
— существованием противоречия между уровнем автоматизации среды деятельности и среды подготовки специалистов ВМФ;
— необходимостью создания автоматизированной среды подготовки специалистов ВМФ и отсутствием адекватных методов построения ее информационно функционального пространства.
Целью диссертационного исследования являлось повышение эффективности процесса профессиональной подготовки специалистов ВМФ на базе использования новых информационных технологий.
Объектом исследования являлась среда подготовки специалистов ВМФ как специальным образом организованная среда их учебной деятельности, а предметом - методы применения новых информационных технологий для организации дидактически эффективной среды подготовки специалистов ВМФ.
В конструктивном виде основная гипотеза диссертационного исследования сформулирована в виде следующих положений :
1. Дидактическая эффективность автоматизированной среды подготовки специалистов флота определяется не совершенством технических решений, принятых в области информатики и вычислительной техники, а характером решений, принятых в сфере педагогической науки как единственной области человеческих знаний, определяющей закономерности и принципы обучения.
При проектировании автоматизированной среды подготовки специалистов и создании компьютерных техно логий обучения педагогика выступает в качестве специфической области науки управления, определяющей все законы и принципы управления в сфере обучения.
3. Технические решения, принимаемые в процессе разработки и создания компьютерных технологий обучения есть лишь способы реализации педагогических концепций и теорий, лежащих в основе замысла проектируемой автоматизированной среды. Формирование концепции автоматизированной среды подготовки специалистов ВМФ и методов ее построения есть прерогатива педагогической науки.
В соответствии с целью и гипотезой исследования решались следующие задачи:
— выявления тенденции развития среды подготовки специалистов ВМФ;
— разработки методов построения информационно-функционального пространства системы подготовки специалистов ВМФ;
— обоснования путей повышения эффективности и качества обучения специалистов ВМФ на базе автоматизированной среды их подготовки;
— разработки методов и алгоритмов автоматизированной диагностики усвоения знаний.
Непосредственную теоретико -методологическую основу исследования составили:
— концепции современной дидактики и педагогической психологии (Г.А. Балл, В.П. Беспалько, В.М. Блинов, В.И. Гинецинский, В.А. Извозчиков, В. В. Краевский, Н.В. Кузьмина, Ю.Н. Кулюткин, Л.Н. Ланда, И. Я. Лернер, Е.И. Машбиц, А.Е. Марон, А.Я. Савельев, М.Н. Скаткин,
Н.Ф. Радионова, С. А. Смирнов, Н.Ф. Талызина, Л. Т. Тур-бович, В.А. Якунин);
— методология педагогического проектирования образовательного процесса (В.И. Гинецинский, Е.С. Заир-Бек, В.Е. Радионов) и компьютерных технологий обучения (А.Н. Печников);
— методология проектирования ЧМС и АСУ (А.И. Гу-бинский, В.Г. Евграфов, В.Я. Розенберг, В.ф. Шпак);
— методология структуризации и представления знаний (В.П. Мизенцев, Л.П. Леонтьев, В.Я.Розенберг, А.Н. Печников)
На защиту выносятся следующие основные научные результаты :
1) концепция, принципы построения и архитектура единого информационно-функционального пространства автоматизированной среды подготовки специалистов ВМФ;
2) теоретические основы формализованного представления содержания обучения в инфологической автоматизированной среде подготовки специалистов ВМФ и технология построения формализованной базы педагогических знаний;
3) технология обеспечения процесса профессиональной подготовки специалистов ВМФ в автоматизированной среде на основе формализованной базы педагогических знаний;
4) метод автоматизированной диагностики усвоения знаний в инфологической автоматизированной среде подготовки специалистов ВМФ.
Новизна полученных научных результатов заключается:
— в последовательном применении для решения проблем военной педагогики средств системного анализа, а также данных теории систем, теории управления, теории проектирования, системотехники, математической лингвистики и эргономики;
— в обосновании основных положений военной дидактики в отношении сущности образовательного процесса и его закономерностей, содержания принципов, методов и форм обучения для условий широкомасштабного внедрения информационных технологий в сферу деятельности специалистов ВМФ;
— в интеграции сред деятельности и профессиональной подготовки специалистов ВМФ на основе внедрения информационных технологий;
— обосновании концепции, принципов построения и архитектуры единого информационно-функционального пространства среды подготовки специалистов ВМФ;
— в обобщении модельных форм представления педагогических знаний и формулировки принципов построения формализованной базы знаний учебной дисциплины;
— в разработке метода автоматизированной диагностики усвоения знаний.
Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, и достоверность полученных результатов подтверждается: 1) использованием фундаментальных положений теории педагогики, психологии, системотехники, информатики и эргономики; 2) адекватностью математических моделей реальным процессам, результатами статистических исследований; 3) апробацией основных положении диссертации на семинарах и конференциях различного уровня, 4) включением программного обеспечения, разработанного на основе результатов исследования, в ЦФАП ВМФ; 5) внедрением полученных научных результатов в ОКР «Гвоздика» (1993) и «Мандарин» (1999); 6) результатами педагогических экспериментов .
Теоретическая значимость полученных научных результатов для военной педагогики состоит: 1) в корректном сопряжении данных педагогической науки, системотехники, информатики и эргономики в отношении применения НИТ Е сфере профессионального обучения; 2) в развитии и качественно новом представлении основных положений военной дидактики в отношении сущности образовательного процесса и его закономерностей в условиях широкомасштабного внедрения информационных технологий в сферу деятельности специалистов ВМФ; 3) в разработке педагогически обоснованной концепции автоматизированной среды подготовки специалистов ВМФ; 4) в обосновании принципов построения формализованной базы знаний и разработке метода автоматизированной диагностики их усвоения.
Практическая ценность полученных научных результатов состоит: 1) в разработке технологии обеспечения процесса профессиональной подготовки специалистов ВМФ в инфологической автоматизированной среде на основе формализованной базы педагогических знаний; 2) в создании работоспособной автоматизированной системы диагностики усвоения знаний и оценке ее дидактической эффективности; 3) в практическом внедрении полученных научных ре зультатов в программное обеспечение тренажерно-обучающих систем «Гвоздика» и «Мандарин», реально используемых для подготовки отечественных и иностранных специалистов ВМФ.
Основные научные результаты исследования реализованы: 1) в практике боевой и оперативной подготовки ЦКП ВМФ; 2) учебном процессе ВМИРЭ при практической подготовке операторов радиоэлектронных корабельных систем; 3) в ОКР «Гвоздика» и «Мандарин» (НПО «Центрпрограммси-стем»), НИР «Рубка» (НИИ «Нептун») , ППП «Диагностика» (ЦФАП ВМФ) .
По теме диссертации опубликовано 4 8 работ, среди которых: монографии - 3; учебно-методические пособия -5; статьи - 6;тезисы докладов на межвузовских научных конференциях - 19, на международных - 14, пакет прикладных программ -1.
Научные результаты исследования прошли апробацию на 19 международных и межвузовских научно-технических, научно-методических и научно-практических конференциях (1986-2000 г.).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации - 308с, из которых: основного текста - 285 с, библиографии - 23 с. (201 наименований) .
Основные идеи и гносеологическое содержание диссертационного исследования опубликовано в работах автора [39, 63, 68, 70, 75, 82, 144, 147, 158, 181, 186, 187, 189, 192, 200, 201] .
Методологические аспекты создания информационной среды подготовки специалистов ВМФ
Необходимость ускорения процесса передачи знаний от поколения к поколению диктуется рядом следующих обстоятельств :
- ростом объема знаний в коллективном человеческом разуме, при сохранении времени, которое может быть затрачено на обучение;
- повышением сложности условий, в которых будут использоваться приобретенные знания для принятия решений. Это обстоятельство приобретает особое значение для закрепления умений и выработки навыков действий в типовых, но многовариантных процессах. Это явление особенно характерно для всех процессов, протекающих в ВМФ;
- ускорением течения реальных процессов, вызванное развитием техники, используемой человечеством. Типичными представителями этой тенденции являются боевые действия вооруженных сил на море.
Компьютерная революция как исторический процесс очевидным образом создала условия для превращения этой необходимости в реализуемую возможность [2].
Материальной составляющей для реализации этой возможности являются средства вычислительной техники, начиная с персональных компьютеров и завершаясь локальными и глобальными вычислительными сетями, охватывающими по своим масштабам области от отдельного объекта, типа корабля, штаба, до уровня вооруженных сил страны и общепланетарного масштаба.
Парадоксальность ситуации настоящего момента заключается в том, если в середине прошлого века потенциальные возможности средств вычислений и техники значительно отставали от возможностей существовавшего логического (математического, информационного) аппарата, то сейчас имеет место противоположное явление и, как результат,- реальный вычислительный потенциал фактически не реализуется в полном объеме и многократно превосходит существующий возможности методов формализованного (алгоритмического) описания реальных процессов.
Данное явление имеет место почти во всех областях практической деятельности, но особенно характерно для процессов обучения. Причина в том, что процесс обучения фактически имеет сложный творческий характер и с большими трудностями поддается формализации.
Последнее обусловило необходимость перед конкретизацией направления научного исследования в области компьютеризации образовательного процесса в ВМФ обратить внимание на ее методологическую основу. Без этого проработка отдельных областей в процессах обучения потребует больших усилий и затрат труда, которые в конечном счете могут оказаться неэффективными. Может оказаться, что скорость разработки средств ускорения процесса обучения будет меньше, чем скорость накапливания новых знаний и затраты на повышение качества обучения будут обесценены. Классическое определение методологии [6] предопределяет рассмотрение методологии знания как с содержательной, так и с формальной стороны. В данном исследовании рассматривается формальный аспект методологии педагогического знания - система принципов и способов организации и построения практической деятельности человека в процессе обучения (подготовки специалиста ВМФ).
Таким образом, создание методологии повышения эффективности процесса обучения с использованием результатов компьютерной революции является актуальной научной проблемой, без решения которой невозможно эффективное дальнейшее повышения качества и интенсивности подготовки специалистов ВМФ [5].
Подготовка специалистов ВМФ осуществляется в рамках системы обучения.
Создание средств ускорения процесса обучения на базе вычислительной техника эквивалентно формированию подсистемы в рамках указанной системы.
По своему содержанию эта подсистема средств ускорения образовательного процесса отличается от существующей, традиционной системы обучения [3] наличием педагогических знаний представленных в формализованном виде, обеспечивающем возможность создания алгоритмов и программ поддержки процесса подготовки специалистов. Создание такой подсистемы должно содержать ответы на вопросы о том, на какой научной базе может быть обеспечено решение задач формирования указанной подсистемы, с учетом специфики предметной области деятельности, каковой является образовательный процесс, а именно: Какими способами существующие педагогические знания могут быть преобразованы в формализованные структуры. При ответе на этот вопрос должны быть получены как универсальные научно - методические рекомендации, так и специфические для отдельных областей знаний.
На какой методологической основе и какими средствами может быть обеспечено адекватное представление объективных знаний о реальных процессах и явлениях в формализованных структурах педагогических знаний.
Какими способами можно обеспечить однозначность толкований понятий в различных дисциплинах, с учетом того, что практически, при создании подсистемы обучения будет формироваться единое информационное пространство системы педагогических знаний, как в рамках конкретного учебного заведения, так и масштабах системы подготовки специалиста флота в целом.
Каковы пути обеспечения учета взаимосвязей между областью специальных знаний, необходимых конкретному специалисту и объемом знаний, которыми он предварительно, до начала специальной подготовки, должен овладеть. Данное обстоятельство существенно как в частном, так и в целом. Очевидно, что процесс автоматизированного обучения по-новому ставит вопрос о том, каким образом установить связь между предшествующими знаниями и теми, которые должны быть получены при изучении как каждого конкретного вопроса, так и дисциплины в целом. В традиционной системе обучения, например, при поступлении в высшее военно-морское учебное заведение считается, что знаний в объеме среднего образования вполне достаточно. Недостатки такого подхода известны. Очевидно, что в идеале необходимы как точная справочная информация для обучаемого о том, что ему необходимо знать (вспомнить) приступая к новой теме, так и всеохватывающий контроль со стороны педагога, обеспечивающий контроль наличия таких знаний у каждого обучаемого.
Каковы изменения в методологии контроля вновь полученных педагогических знаниях, обусловленные использованием аппаратных и программных средств автоматизированного обучения.
Какие изменения в организации учебного процесса внесет широкомасштабное внедрение аппаратных и программных средств автоматизированного обучения.
Как избежать шаблонов при обучении с активным использование аппаратных и программных средств автоматизации и не потерять творческого начала в данном процессе .
Концепция интеллектуальной сети для автоматизированной среды подготовки специалистов ВМФ
Определим достижение главной цели настоящего исследования, а именно - повышение эффективности при неухудшении качества подготовки специалистов ВМФ на базе средств-носителей новых информационных технологий,- в терминах перевода системы подготовки - СПС в автоматизированную среду - АСПС ВМФ. Для этого, в соответствии системного подхода, необходимо задать, с одной стороны, комплекс координат, характеризующих текущее состояние системы подготовки во времени (t) и пространстве состояний (S) , частными случаями которого являются состояния (Scnc) и (Sacnc) і а с другой стороны - допустимые ограничения (L) и необходимые условия (С) перевода.
В этом случае проблема построения автоматизированной среды подготовки специалистов ВМФ (на примере места реализации - ВМУЗ) может быть сформулирована как «кибернетическая» задача управления изменением состояния сложной системы с «дидактическими» условиями и ограничениями . Для успешного решения подобной задачи комплекс координат должен отвечать категориальному условию необходимости и достаточности, что для системы подготовки специалистов флота, на взгляд автора, означает следующее .
Во-первых, этот комплекс должен быть:
- объективным, то есть отражать объективно существующие законы природы и социума;
- измеримым, то есть допускать возможность получения (тем или иным способом) количественных или качественных значений координат;
- релевантным, то есть позволять учитывать специфику подготовки специалистов ВМФ.
Данные требования являются необходимыми для комплекса координат, так как при этом имеется возможность однозначной идентификации «абсолютного» (безотносительно цели) текущего состояния системы подготовки специалистов ВМФ .
Во-вторых, комплекс координат должен быть:
- эффективностным, то есть учитывать соотношение ресурсов и результатов образовательного процесса в системе подготовки специалистов флота;
- прогностическим, то есть способным предсказывать тенденцию развития системы;
- толерантным, то есть инвариантным к используемым средствам и формам перевода системы из состояния в состояние .
Данные требования являются достаточными для комплекса координат, так как при этом имеется возможность однозначной идентификации текущего состояния системы подготовки специалистов ВМФ относительного целевого -построение автоматизированной среды подготовки.
В результате системного анализа возможных подходов к комплексной оценке состояний сложных организационно-технических систем, выполненного по материалам ряда НИР [40, 86-88], в качестве концептуальной основы перевода системы подготовки в автоматизированную среду выбран, так называемый, «потенциальный подход», как наиболее полно удовлетворяющий вышерассмотренным требованиям к инструментарию идентификации. В соответствии с «потенциальным подходом» объективно существуют и, следовательно, могут быть вычислены (измерены) показатели типа "W", характеризующие «вход» и «выход» системы.
Для системы военно-морского образования (ВМУЗ), как элемента системы подготовки специалистов ВМФ, например, таковыми являются новый набор и выпуск офицеров, тогда показателями, определяющими состояние системы подготовки, являются: "WK" - требуемый «стартовый» уровень знаний, навыков и умений курсанта 1-го курса (абитуриента); "WB" - фактический уровень выпускника ВМУЗ. Эти показатели необходимы, но не достаточны для оценки эффективности системы подготовки специалистов флота.
Если учитывать, что результат образовательного процесса (подготовки NK курсантов) ВМУЗ может быть представлен показателем "WB", то вся совокупность научно-педагогического потенциала (Nn) и "мощность" учебно-материальной базы ВМУЗ а определяет величину ресурса системы - (R) . Согласно методологии "потенциального подхода" существует предельно-достижимое для данной величины (R) значение показателя типа "W" - "Wn", то есть "верхний потолок" знаний, навыков и умений выпускника, который может быть достигнут при условии полного (100%) использования ресурсов ВМУЗ. Соотношение типа "WB/Wn" определяет внутреннюю эффективность данного элемента системы подготовки специалистов ВМФ. При этом, существуют директивно устанавливаемые требования к знаниям, навыкам и умениям, которыми должен обладать молодой офицер - выпускник ВМУЗ. Такому уровню знаний, навыков и умений может быть поставлено в соответствие определенное значение показателя - "WT".
Вместе с тем объективно существует общеобразовательный уровень подготовленности абитуриента. Такому уровню также может быть поставлено в соответствие определенное значение показателя типа "W", а именно - "Wa" . Тогда соотношения типа "WB/WT" и "Wa/WK" будут определять внешнюю эффективность системы и, соответственно, предоставлять возможность прогнозировать необходимые изменений ее состояния.
Требования к процессу формализации педагогических знаний в автоматизированной среде подготовки
Автоматизированная среда подготовки специалистов ВМФ приобретает свой статус в результате внедрения в состав системы подготовки элемента, природа которого принципиально отличается от природы, составляющих последнюю: обучающиеся и обучающий - эргатические элементы, ИнС -неэргатический элемент (см. Гл. 2) . При формулировке закономерностей и принципов функционирования мифологической автоматизированной среды подготовки с учетом наличия в ее составе нового элемента, отличного от элементов исходной системы (СПС) , необходимо учитывать: требования, предъявляемые к способам описания Инс; особенности описания логики функционирования традиционной системы подготовки в педагогической науке; уровень развития самой педагогики как научной дисциплины.
Знания об исходной системе подготовки специалистов, принципах и закономерностях ее функционирования аккумулированы в дидактике и педагогической психологии [22, 55, 77] . Педагогическая наука, изучая взаимодействие обучающего и обучаемых как систему, состоящую только из эргатических элементов (людей), использует узкоантропоцентрический подход и язык описания систем, определяемый диалектической логикой использования широкого множества качественных понятий. Адекватным этому средство отображения является естественный язык, который на основе присущей ему избыточности обеспечивает отображение любых нюансов функционирования и структуры описываемых объектов, но обладает свойством неопределенности, являющимся следствием неоднозначного соответствия слова его смысловому значению. Именно свойствами избыточности описания и неопределенности естественного языка определяется абстрактность, аморфность и неопределенность положений педагогики, на которые указывают исследователи, работающие в области создания компьютерных технологий обучения [2, 12, 14, 16] .
Вторая характеристика формулировки практически всех знаний в предметной области педагогики, также определяемой узкоантропоцентрическим подходом и использованием естественного языка, - эвристический метод сжатия первичной семантической информации об исследуемом объекте, характеризующийся исключением из рассмотрения тех признаков (характеристик) объекта-оригинала, которые признаются несущественными, и заменой существенных признаков более общими понятиями. Педагог, располагающий знаниями о соответствующей предметной области, трансформирует сведения об объекте-оригинале в его упрощенную модель, обладающую большей степенью общности. В результате создается концепция исследуемого объекта в определенных рамках справедливая для некоторого множества объектов-оригиналов. Эвристический метод сжатия информации характерен субъективизмом: - разным пониманием существенных и несущественных признаков;- различной степенью обобщения и неоднозначностью трактовки используемых понятий.
Анализ же предметной области самой педагогики позволяет сделать вывод, что современная педагогика как научная дисциплина находится в основном на аналитики— синтетической ступени. То есть обеспечивает элементарное объяснение закономерностей явлений на качественном уровне, предсказание направленности их развития и возможных исходов с использованием естественного языка и научной терминологии данной предметной области. Переход же педагогики на следующую прогностическую ступень научного развития, обеспечивающую объяснение явлений на основе количественных теорий, моделирование закономерностей, прогнозирование сроков и количества в исходах процессов, настоятельно требует формализации педагогических знаний.
В настоящее время данная проблема в формулируется как составная часть проблемы создания современной технологии обучения (см. п.1.2.). В традиционной педагогике для формулировки и разрешения проблемы технологизации обучения используют диалектическую логику, естественный язык и эвристический метод сжатия первичной семантической информации. Однако, как было отмечено ранее, данные средства принципиально не способны обеспечить решение поставленной задачи. Максимально возможным уровнем формализации исследуемого объекта, который может быть достигнут на основе использования этих средств, является формулировка его концептуальной модели - первой (объект-оригинал-концепция) из трех ступеней формализации объекта, которые должны быть преодолены для его представления в виде формальной модели [77]. Именно этот концептуальный уровень формализации знаний и достигнут в традиционной педагогике. Преодоление следующих ступеней формализации педагогических знаний и их представление в виде формальных моделей на основе диалектической логикиf естественного языка и эвристического метода сжатия информации невозможно.
Сложность проблем технологизации обучения определяется в основном не недостаточностью педагогических знаний, а необходимостью перехода от эвристических методов их представления на естественном языке к модельным методам представления на основе искусственных языковых формальных систем.
Отмеченные выше характеристики представления знаний в педагогической науке нельзя трактовать как некоторую ущербность педагогики по отношению к другим, более «точным» научным дисциплинам. Уровень представления знаний в педагогике соответствует тому представлению об обучении как о системе взаимодействия обучающего и обучаемых, которое определяется термином «гуманоидная система».
АСПС создается в результате внедрения в состав гума-ноидной системы (СПС) неэргатического элемента - ИнС, которая представляет собой детерминированную техническую систему. Построение технических систем с необходимостью предполагает возможность отображения их структуры, а также происходящих в них процессов с количественной определенностью. Методологическими средствами, обеспечивающими выполнение данного требования, являются: 1) формальная логика; 2) искусственный язык, в явном виде формулирующий правила построения (употребления) знаков и устанавливающий однозначное соответствие между знаком и его смысловым значением. Использование этих средств предполагает применение модельного способа сжатия первичной семантической информации об объекте-оригинале. Основу реализации данного способа составляет фиксированная формализованная модель (формальное рассуждение). Эта модель формируется на естественном языке в соответствии с законами формальной логики. Она должна представлять собой логическую структуру общепринятых устойчивых научных понятий, позволяющих разработать адекватное описание объекта-оригинала. Это описание создается на основе указания тех количественных или однозначно идентифицируемых качественных характеристик используемых понятий, которые соответствуют исследуемому объекту-оригиналу Последующее представление формализованной модели на искусственном языке обеспечивает ее перевод в формальную модель [50].
