3. В отношении оцененных по модели (2.166) результатов учебной деятельности обучаемых как количественно измеримых параметров правомерны все виды их статистической обработки, что определяет возможность и перспективность их использования для решения задач управления учебной деятельностью обучаемых в САО.
4. Высокая степень взаимосвязи (коэффициент корреляции К=0.86) оценки по модели (2.166) с экспертной оценкой, а также достаточная ее эффективность (доверительная вероятность отклонения от экспертной оценки более чем на 0.5 балла Р=0.239) определяют объективный характер и достаточную степень достоверности оценки качества учебной деятельности даже при единичной попытке обучаемого по решению данного вида учебной задачи, т.е. при n=1 в (2.157 ).
5. Традиционная оценка деятельности обучаемого обучающим в процессе проведения занятия имеет слабую согласованность с данными экспертной оценки, что определяет ее достаточно субъективный характер:
– удовлетворительная согласованность с данными экспертной оценки наблюдается только в интервале от 3.0 до 4.5 баллов;
– в интервале от 2.0 до 3.0 баллов традиционная оценка обучающего характеризуется завышением балла оценки, а в интервале от 4.5 до 5 баллов – его занижением;
– традиционная оценка слабо коррелирует (К=0.31) с данными экспертной оценки и имеет недостаточную достоверность (доверительная вероятность отклонения от экспертной оценки более чем на 0.5 балла составляет Р=0.517).
Полученные в процессе проведения педагогического эксперимента результаты хорошо согласуются с данными аналогичных экспериментов [79, 126, 92]. Более того, в результате описанного в [92] широкомасштабного эксперимента, к которому привлекалось более 300 преподавателей, была сформулирована следующая эмпирическая формула, которая определяет соотношение полноты ответа обучаемого с баллом оценки:
где: b – балл оценки; q– относительное информационное содержание ответа обучаемого.
Выполнив над (2.171) ряд несложных преобразований, имеем:
В формуле (2.172) величина (1-q) объективно совпадает по смыслу с величиной q в (2.167), а само выражение (2.172) является частным случаем (2.167) при S=1, т.е. случая, когда количественное выражение балла оценки N равно количеству прагматической информации I (см.таблицу 2.2.9). Вид формулы (2.171) определен эмпирической практикой обучения, а формулы (2.167) – аксиоматикой теории системно-информационного анализа, и они обе объективно совпадают.
Последнее говорит о том, что разработанная модель оценки (2.167) и соответствующая ей система нормативных показателей {хэт,R} по сути дела являются теоретическим обоснованием и обобщением на основе теории системно-информационного анализа той системы предпочтений и практики оценки деятельности обучаемых, которая интуитивно сложилась у наиболее представительной части профессорско-преподавательского состава.
2.2.4. Взаимосвязь семантической и прагматической оценок информационных процессов в системе обученияРазработанные выше (см.2.2.1, 2.2.2)модели оценок информационных процессов в системе обучения позволяют раздельно оценить два объективно существующих вида проявления смысловой информации:
– семантическая оценка полученной от обучаемого информации позволяет измерить количество смысловой информации в правильно реализованной обучаемым логико-смысловой структуре УЭ (оценить трудоемкость его учебной деятельности);
– прагматическая оценка той же информации позволяет в системе предпочтений обучающего как вышестоящего узла управления системы обучения оценить полезность полученной от обучаемого информации для достижения целей обучения (целей функционирования системы обучения).
Основные задачи психолого-педагогического проектирования АОС (КОС), как указывалось выше (см.1.3.3), предусматривают разработку информационного описания АОС, включающего в себя формулировку закона управления учебной деятельностью обучаемого в САО. Данный закон управления и соответствующие ему имитационные модели решения собственно дидактической задачи не могут быть разработаны без установления взаимосвязи между прагматическими и семантическими оценками информационных процессов в САО. В частности, если обучаемым изучались два УЭ различной трудоёмкости (Iс1?Iс2) и они усвоены с различным качеством (Iп1?Iп2) то установление отношения предпочтения между качеством их усвоения на основе только этих оценок формально невозможно, если для рассматриваемых УЭ1 и УЭ2 не установлена функция вида (2.146) чувствительности степени достижения соответствующей учебной цели к трудоёмкости её достижения.
Для установления конкретного вида функции взаимосвязи между разработанными моделями семантической и прагматической оценки информационных процессов в САО рассмотрим в первом приближении учебную деятельность обучаемого как функционирования преобразователя информации (ПИ), представленного на рис.2.2.11.
Рис. 2.2.11. Схема переработки информации в узле управления
В теории системно-информационного анализа [30, 31] все процессы переработки информации в узле управления определяются четырьмя показателями: количеством семантической информации на входе (Iвх), ценностью этой информации для достижения j-ой цели (lj), преобразующими свойствами i-го алгоритма (Lji), используемого для достижения j-ой цели, информационным кпд самого преобразователя информации (h).
Процесс преобразования информации в узле управления состоит из восприятия осведомляющей информации, распознавания, предсказания (прогнозирования), принятия решения и его исполнения. На каждом из этих этапов информация выражается на своем языке, а качество ее преобразования характеризуется преобразующими свойствами L соответствующих алгоритмов. Преобразующие свойства алгоритмов могут быть полезными L, пустыми Lе и ошибочными Lz.
Процесс переработки информации в узле управления рассматривается как процесс перевода информации с языка входных ситуаций на язык принятия решений. В соответствии с законом сохранения информации в процессах ее преобразования при переводе информации с одного языка (Яi) на другой (Яi-1) должны выполняться соотношения [31, С.82-83]:
1) для форм представления информации, обладающих свойствами (2.139)
2) для форм представления информации, обладающих свойствами (2.140)
Поскольку количество информации при переводе согласно закона сохранения информации не изменяется, то из (2.173) и (2.174) соответственно следует:
При этом в (2.175) 0 ? L ? 1, а в (2.176) 1/Y-1(Ii-1) ? L ? 1.
Качество процесса преобразования информации зависит от полезных преобразующих свойств L алгоритма, реализуемого узлом управления, и его информационного кпд h, определяющего способности преобразователя информации (ПИ) в качестве реализации этого алгоритма. Преобразующие свойства L алгоритма являются его прагматической характеристикой, т.е. позволяют оценить потенциальные возможности данного алгоритма с точки зрения его ценности (полезности) для достижения определенной цели функционирования. В свою очередь свойства L зависят от количества преобразующей (семантической) информации IL, содержащейся в данном алгоритме и целей функционирования. Преобразующая информация IL, содержащаяся в алгоритме, характеризует его с семантических позиций и определяет трудоемкость его реализации. Для установления взаимосвязи между семантической оценкой IL, реализованного ПИ алгоритма, и прагматической его характеристикой L, необходимо определить ценность (lп) преобразующей информации IL для достижения целей функционирования, т.е. установить вид функции (2.146) для конкретно принятой системы моделей исчисления информации.
Информационный кпд h ПИ является также прагматической характеристикой, но не алгоритма, а ПИ, его реализующего. Его величина определяется возможностями ПИ в качестве реализации алгоритма по характеристикам (правильность, своевременность, точность и т.д.), которые определяют степень достижения ПИ поставленных перед ним целей. Величина информационного кпд h зависит как от качества функционирования ПИ, так и от формулировки целей его функционирования и определяется выражением [31, С.80]:
где: Iпколичество прагматической информации, полученное от ПИ в цикле функционирования; Iпmax – максимально возможное количество прагматической информации, которое может быть получено от ПИ в цикле функционирования.
Общее выражение для полезно реализуемой информации In (прагматическая оценка количества информации) в ПИ разомкнутого типа в установившемся режиме по отношению к достижению заданной цели К, имеющей прагматический характер, имеет вид
где Iвх – количество осведомляющей семантической информации на входе системы, сформулированное на языке входных ситуаций и создающее неорганизованность Овх УЭ.
Коэффициент прагматической ценности (lп) входной информации в соответствии с (2.146) определяется величиной
где: Oвх – неорганизованность УЭ на входе в ПИ, создаваемая семантической информацией Iвх; Iвх – семантическая информация формулировки входной ситуации, создающая неорганизованность Овх.
Основываясь на приведенных выше положениях теории системно-информационного анализа, определим конкретный вид взаимосвязи между прагматической (Iп) и семантической (Iс) оценками информации для разработанных выше (см.разделы 2.2.1, 2.2.2) моделей ее исчисления в САО. Для чего рассмотрим функционирование представленного на рис. 2.2.11 ПИ (обучаемого). При этом будем считать, что на вход ПИ подается только полезная информация, сформулированная на языке входных ситуаций. Это полностью соответствует специфике функционирования системы обучения (САО), где данная информация формируется обучающей системой (АОС, обучающим) в целях наиболее полного и быстрого достижения целей обучения. Также для упрощения будем считать, что на выходе ПИ наряьнос полезной информацией может возникнуть только «пустая» информация типа пропусков, а «вредная» информация не образуется. Для данного случая (2.174) примет вид:
При решении познавательных задач, целью которых является наиболее точное и полное воспроизведение обучаемым (ПИ) ЛСМ или ФМ УЭ, количество семантической информации Iпр, принятого обучаемым решения, полностью определяется IL, т.е. тем количеством преобразующей информации, которая была им правильно реализована при воспроизведении ЛСМ УЭ или ФМ УЭ. Тогда в соответствии с законом сохранения информации и количество семантической информации Iвх на входе ПИ, также определяется величиной IL. Другими словами, измеряемая семантической информацией IL трудоемкость воспроизведения эталонной модели УЭ определяет и количество семантической информации Iвх учебного задания, и количество семантической информации Iпр принятого обучаемым решения. Различие же между этими тремя видами семантической информации состоит в том, что они сформулированы на разных языках: Iвх – на языке входных ситуаций, IL – на языке тезауруса обучаемого, Iпр – на языке принятого решения. Таким образом, в рассматриваемом узле управления
а поскольку IL есть количество семантической информации в эталонной модели УЭ, для которой L=1, то (2.181) можно представить в виде
где Iэт – количество семантической информации в эталонной модели УЭ.
С прагматических позиций смысловая формулировка поставленной перед ПИ (обучаемым) задачи, которая содержит Iвх=Iэт семантической информации, сформулированной на языке входных ситуаций, создает на входе ПИ неорганизованность Овх рассматриваемого УЭ. Количественная оценка этой неорганизованности в разработанной модели прагматической оценки информационных процессов в системе обучения определяется в соответствии с (2.161)
а поскольку для абсолютного большинства учебных задач qвх=1, то
Если информационный кпд ПИ h=1, что соответствует достижению обучаемым заданного уровня обученности в отношении УЭ, то
Представим количество семантической информации Iэт в эталонной графовой модели УЭ в виде
В виде (2.188) коэффициент прагматической ценности семантической информации полностью соответствует своему определению (2.179) в теории системно-информационного анализа и определяет чувствительность степени достижения целей обучения в зависимости от трудоемкости изучаемого УЭ.
Информационный кпд ПИ в разработанной системе обучения в соответствии с (2.177) определится выражением
т.е. на внутренней границе области определения цели qвых=e(q) и h=1
Коэффициент lп прагматической ценности семантической информации Iэт, содержащейся в графовой модели УЭ, позволяя установить взаимосвязь между семантической (Iэт) и прагматической (Iп) оценками информационных процессов в системе обучения, никак не характеризует работу рассматриваемого ПИ (обучаемого) с семантических позиций. Он не позволяет сравнить степень обученности в отношении двух различных УЭ и принять решение, обеспечивающее наивысшую эффективность функционирования системы обучения. Для решения задач управления функционированием ПИ необходимо определить семантическую ценность (lс) получаемой от ПИ информации.
В теории системно-информационного анализа семантическая ценность поступающей от ПИ информации характеризуется величиной незнания "образованности» переводчика, устраняемой у наблюдателя при получении сведений об информации, заключенной в тезаурусах переводчика. Незнание наблюдателя характеризуют неорганизованностью Овых работы переводчика в отношении Iвх, а семантическую ценность полученной информации определяют как производную
Переходя в (2.190) к конечным приращениям в принятой системе моделей исчисления информации в системе обучения имеем:
Таким образом, если коэффициент lп прагматической ценности семантической информации является характеристикой графовой модели УЭ в определяемой e(q) системе оценки прагматической информации и определяет «вес» единицы семантической информации для полного достижения цели обучения, то коэффициент lс семантической ценности поступившей от ПИ (обучаемого) информации характеризует результативность деятельности обучаемого по усвоению рассматриваемого УЭ и позволяет прогнозировать эффективность следующего обучающего воздействия в отношении того или иного УЭ. Чем выше семантическая ценность полученной от обучаемого информации в отношении УЭ,тем эффективнее обучающее воздействие по параметру абсолютной неупорядоченности q.
Покажем это на примере. Пусть в системе оценки, определяемой e(q) = 0.0625,
и имеется следующая информация о качестве усвоения обучаемым трех УЭ:
УЭ1 Iэт=6 I1=4 q1=0.44 lc1=1.1*10-1
УЭ2 Iэт=10 I1=6 q1=0.64 lc2=1.0*10-2
УЭ3 Iэт=10 I1=7 q1=0.36 lc3=5.6*10-3
Допустим, что в результате обучающего воздействия обучаемый способен усвоить Iс = 1. В соответствии с оценкой lс наиболее перспективно обучающее воздействие по УЭ1. Проверка дает аналогичные результаты:
УЭ1 I2=6 q2=0.11 Dq=+0.33
УЭ2 I2=7 q2=0.36 Dq=+0.28
УЭ3 I2=8 q2=0.16 Dq=+0.20
С позиций практики обучения такой вывод тривиален: при одной и той же обучаемости обучаемого аналогичные обучающие воздействия эффективнее в отношении УЭ с меньшей трудоемкостью и более низким уровнем усвоения.
2.3. Модели управления учебной деятельностью обучаемого в системе обученияВне зависимости от конкретного вида требований к создаваемой АОС (КОС), которые формулируются в тактико-техническом (ТТЗ), а затем в техническом (ТЗ) задании на ее разработку, взаимодействие КОС и обучающего в составе АОС и функционирование АОС в САО могут быть эффективными только в том случае, когда они соответствуют принципам и закономерностям обучения, сформулированным в сфере педагогической науки. В педагогике эти принципы и закономерности обучения формулируются на естественном языке на основе свойственной человеку диалектической логики, реализация же их в КОС требует их формулировки в виде целевой математической модели управления (ЦММУ), определяющей закон управления учебной деятельностью обучаемого в САО. Разработка ЦММУ является конечной целью решения одной из основных задач психолого-педагогического проектирования, задачи разработки информационного описания САО. Формулировка закона управления обучением (ЦММУ) определяет как разрабатываемую на ее основе функциональную структуру АОС (КОС), так и структуру КСА, используемых для реализации информационных процессов в САО. В то же время разработка самого информационного описания АОС (КОС) и закона управления обучением в САО должна базироваться на функциональной структуре деятельностей, составляющих обучение, и учитывать возможности используемой информационной технологии. Такое положение полностью соответствует принятой методологии комплексного системного проектирования, которая предусматривает параллельное и взаимосвязанное решение всех трех групп системных задач, решаемых на этапе макропроектирования системы.
ЦММУ в системе обучения как конечная цель разработки информационного описания этой системы по своей сути является имитационной моделью системы обучения. И как любая имитационная модель она должна соответствовать структуре реальной системы, принципам и закономерностям ее функционирования. Методология имитационного моделирования систем располагает тремя категориями способов оценки имитационной модели [142, С.45]:
1) верификация, используя которую разработчик должен убедиться, что модель ведет себя так, как было задумано;
2) оценка адекватности – проверка соответствия поведения модели поведению реальной системы;
3) проблемный анализ – формулирование статистически значимых выводов на основе данных, полученных путем моделирования на ЭВМ.
Предусматривая необходимость проверки как справедливости структуры модели, так и ее функциональной полезности всеми тремя категориями способов ее оценки, разработку информационного описания системы обучения (САО) необходимо провести в три этапа:
– обоснование структуры имитационной модели системы обучения;
– разработка теоретической модели системы обучения и ее верификация;
– разработка имитационной модели системы обучения, оценка ее адекватности и проблемный анализ в отношении различных дидактических систем ("репетитор", "традиционная» и т.д.).
В соответствии с сформулированными при обосновании методов решения основных задач психолого-педагогического проектирования выводами (см.1.3.4), разработка информационного описания САО не предполагает принципиального разделения элементов системы на эргатические и неэргатические. Это определяет перспективность применения для решения данной задачи равноэлементного подхода на основе формализации данных педагогики средствами и методами гомеостатики, системно-информационного анализа и теории информационных семантических систем.
2.3.1. Обоснование принципиальной структуры обучающей системыОсновой для разработки структуры имитационной модели системы обучения является концептуальная модель системы обучения на проектно-конструкторском уровне, представленная на рис. 1.2.1. При анализе данных педагогики в отношении концептуальной модели системы обучения был сформулирован вывод, что системоформирующим фактором системы обучения является общность для элементов системы (обучающего и обучаемого) целей изучения, объема и структуры содержания изучаемого УЭ. В свою очередь возможность появления этого фактора определяется наличием противоречия между исходным и заданным уровнем обученности обучаемого в отношении рассматриваемого УЭ. Далее при анализе системы обучения с позиций гомеостатики (см.1.3.4) в самой обучающей системе было выявлено три уровня возможного возникновения противоречий, из которых нижний уровень (см.рис. 1.3.2) взаимодействия подсистем выработки двух основных видов обучающих воздействий характеризуется противоречивыми (конкурентными) целями этих подсистем. На основании качественного анализа системы обучения с позиций гомеостатики был сформулирован вывод о том, что эффективное и устойчивое управление учебной деятельностью обучаемого в подсистеме обучения требует реализации в ней принципов гомеостатического управления и организации структуры обучающей (управляющей) системы в виде гомеостата, принципиальная схема которого представлена на рис. 1.3.2.
Для формального обоснования принципиальной структуры обучающей системы и выявления необходимых для реализации целей управления каналов связи различных видов информации как в обучающей системе, так и в системе обучения в целом рассмотрим структуру концептуальной модели системы обучения и принципы ее функционирования с позиций теории системно-информационного анализа. Представим функционирование системы обучения в виде циклического информационного процесса, осуществляемого в замкнутом контуре управления для достижения конкретной цели управления. Учебную деятельность обучаемого представим в виде функционирования преобразователя информации (ПИ), обладающего определенной преобразующей информацией (IL), заключенной в алгоритмах его функционирования, и имеющего способность к развитию, т.е. увеличению количества этой информации. Пусть целью функционирования ПИ является уменьшение неорганизованности (Овх) внешней среды, а целью обучающей системы (ОС) – развитие ПИ, т.е. увеличение количества преобразующей информации (IL), которой ПИ обладает, в зависимости от качества функционирования ПИ. Схема такого контура управления имеет вид, представленный на рис. 2.3.1.
Рис. 2.3.1. Контур управления развитием ПИ при неконтролируемом воздействии внешней cреды
В данном контуре управления от ОС в ПИ по каналу прямой связи поступает управляющая информация I, формулируемая на языке преобразующей информации ПИ и представляющая собой сведения об изменении цели К и алгоритмов функционирования ПИ. По каналу обратной связи от ПИ к ОС поступает осведомляющая информация J, формулируемая на языке принятия решений и представляющая собой сведения об алгоритмах и целях функционирования ПИ, а также о характеристиках внешней среды. ПИ испытывает на себе характеризуемое неорганизованностью Овх возмущающее воздействие внешней среды и, обладая преобразующей информацией IL, вырабатывает соответствующее цели К управляющее воздействие. Полезность этого управляющего воздействия в отношении цели К характеризуется прагматической информацией принятия решения Iпр, определяемой в соответствии с (2.143) как
где Овх, Овых – соответственно неорганизованность внешней среды до и посте принятого ПИ решения. Неорганизованность Овых определяется способностью ПИ в выработке соответствующего алгоритма своего функционирования, т.е. количеством преобразующей информации IL, которым он располагает. Определяя квалификацию ПИ, эта преобразующая информация может быть количественно оценена той максимальной величиной неорганизованности внешней среды ОL, при которой ПИ еще способен обеспечить полное достижение цели К:
Тогда осведомляющая информация J, поступающая от ПИ в ОС, будет с семантических позиций определяться возмущающим воздействием среды Овх, квалификационной характеристикой ПИ ОL и целью управления К:
где f – функция преобразования сведений о среде, целях управления и состоянии ПИ в осведомляющую информацию.
С прагматических позиций эта осведомляющая информация будет измеряться остаточной неорганизованностью внешней cреды
На основе осведомляющей информации J ОС вырабатывает управляющую информацию I, которая путем изменения алгоритмов функционирования ПИ призвана обеспечить достижение цели К. С семантических позиций это информация I аналогично J определяется как
где fо – функция преобразования сведений о среде, целях управления и состоянии ПИ в управляющую информацию, формируемую ОС на языке преобразующей информации ПИ.
С прагматических позиций необходимая для достижения цели К управляющая информация может быть количественно оценена через квалификационную характеристику ОL ПИ. В соответствии с целями функционирования ОС в случае полного восприятия ПИ управляющей информации и идеальной работе ОС должно выполняться соотношение:
где (t-0), (t+0) – моменты времени непосредственно до и после восприятия ПИ управляющей информации.
Подставляя (2.192, 2.193) в (2.197), имеем:
Тогда в момент времени (t+0) непосредственно после восприятия ПИ управляющей информации:
В соответствии с законом сохранения информации (2.173) функционирования ПИ в рассматриваемом контуре определяется соотношением
где L,Le,Lz – соответственно преобразующие свойства ПИ, обладающего преобразующей информацией IL, образовывать полезную, "пустую» и "вредную» информацию Iпр принятия решения.
Соотношение (2.200) определяет адаптивный характер функционирования ПИ в рассматриваемом контуре:
– при Овх = ОL(t-0) преобразующие свойства L информации IL используются полностью (L=1,Le =Lz =0), осведомляющая информация J = 0, управляющая информация I = 0;
– при Овх < ОL(t-0) преобразующие свойства L = 1 (Le =Lz =0) обеспечиваются даже при частичном использовании информации IL, а ОС должна частично зарезервировать информацию IL ПИ путем выдачи управляющей информации I < 0 и снижения текущей квалификационной характеристики до ОL(t+0) = Овх < ОL(t-0);
– при Овх > ОL(t-0) преобразующие свойства L информации IL не обеспечивают полного устранения неорганизованности внешней среды Овх (L<1,Le >0,Lz >0),осведомляющая информация Jп = Овых >0, управляющая информация I > 0.
Таким образом, основной особенностью рассматриваемого контура управления (см.рис.2.3.1) является то, что цели управления функционированием ПИ направлены на его адаптацию к изменениям внешней среды. Это определяет следующие его основные характеристики:
– необходимость решения задачи развития ПИ (увеличения имеемой у него преобразующей информации IL) возникает только в случаях, когда неуправляемые возмущающие воздействия среды на ПИ превышают его квалификационную характеристику ОL;
– периодичность выдачи и количество управляющей информации I определяется только неуправляемыми воздействиями внешней cреды.
Эти характеристики исключают возможность эффективного использования рассмотренной структуры контура управления при постановке задачи целенаправленного повышения квалификационных характеристик объекта управления, т.е. той задачи, которая стоит перед обучающей системой.
Однако, управление одной внешней средой тем более не решает задачу, стоящую перед обучающей системой. На рис. 2.3.2 представлен контур управления, в котором в качестве управляющей информации I используются воздействия, изменяющие неорганизованность внешней среды Овх.
Рис.2.3.2. Контур управления внешней средой
В данном контуре управления квалификационная характеристика ОL и количество преобразующей информации IL, которыми обладает ПИ, заранее фиксированы:
Единственная значимая для целей обучения задача, которая может решаться в данном контуре управления – это задача сохранения достигнутого ПИ квалификационного уровня. Таким образом, целенаправленное решение задачи развития предполагает наличие в составе ОС двух органов управления (ОУ): 1) ОУ1, обеспечивающего решение задачи развития ПИ (задачи увеличения количества преобразующей информации IL, которой обладает ПИ); 2) ОУ2, обеспечивающего решение задачи постоянного увеличения неорганизованности Овх внешней среды. Тогда контур целенаправленного управления развитием ПИ примет вид, представленный на рис. 2.3.3
im341
Рис.2.3.3. Контур целенаправленного управления развитием ПИ
Рассмотрим функционирование данного контура управления с учетом неограниченных возможностей ПИ в восприятии той управляющей информации I, которая сформирована ОУ1 на языке преобразующей информации IL ПИ и поступает на его вход в зависимости от изменения Овх неорганизованности внешней среды. Пусть ОУ2, целью функционирования которого является решение задачи постоянного увеличения неорганизованности Овх внешней среды, в момент времени (t-0) создана неорганизованность Oвх(t-о) > ОL(t-о). В соответствии с (2.198) ОУ1 будет выработана информация I(t+0) = Oвых(t – 0), а квалификационная характеристика ПО в соответствии с (2.199) повысится до значения ОL(t+0)=Овх(t-0) и J(t+0) = 0. Поскольку в соответствии с целью функционирования ОУ2 при T>t всегда должно соблюдаться соотношение Oвх(T-0) > Oвх(t-0), т.е. нарастание создаваемой ОУ2 неорганизованности внешней среды в последовательности циклов функционирования ПИ, то ОУ1 будет постоянно решать задачу увеличения квалификационной характеристики ОL ПИ, а значит и увеличения количества той преобразующей информации IL, которой ПИ обладает. Тогда в любом из последующих циклов функционирования ПИ будет соблюдаться соотношение Овх(T-0) > ОL(T-0), преобразующие свойства L информации IL(T-0) не будут обеспечивать полное устранение неорганизованности Овх (L < 1, Le > 0, Lz > 0),осведомляющая информация Jп=Овых(T-0) > 0 и соответственно I > 0. Таким образом, постоянное нарастание неорганизованности внешней среды Овх, создаваемой ОУ2, определяет необходимость целенаправленного роста квалификационной характеристики ОL ПИ и той преобразующей информации IL, которой он обладает. Значит структура представленного на рис. 2.3.3 контура управления в пределах принятых допущений принципиально обеспечивает целенаправленное управление развитием ПИ, т.е. той задачи обучения, которая стоит перед любой обучающей системой (АОС, обучающим, КОС автономно).
Анализ функционирования представленного на рис. 2.3.3 контура целенаправленного управления развитием ПИ позволяет с формальных позиций сформулировать следующие в общем-то тривиальные для педагогики выводы:
1. В системе обучения (см.рис.1.2.1) по каналу прямой связи обучающего с обучаемым должно передаваться два вида информации:
– информация о входной ситуации, создающая противоречие между исходным и прогнозируемым конечным уровнем обученности обучаемого в отношении рассматриваемого УЭ (Овх>ОL);
– управляющая (обучающая) информация (I), обеспечивающая разрешение этого противоречия (ОL(t+0) = Овх(t-0)) и усвоение данного УЭ обучаемым (IL(t+0) – IL(t-0) = Iэт).
2. Информация о входной ситуации, создающая неорганизованность Овх внешней среды, является формулировкой познавательной задачи, цель решения которой является целью обучения. Она должна включать в себя сведения о начальном (НС) и конечном (КС) состоянии предмета познавательной задачи, т.е. изучаемого УЭ. Определяя противоречие между исходным и конечным уровнем обученности обучаемого в отношении рассматриваемого УЭ, данная информация одновременно определяет цели его изучения, т.е. является системно-формирующим фактором системы обучения.
3. Управляющая (обучающая) информация I, обеспечивающая в случае ее усвоения обучаемым устранение неорганизованности Овх внешней среды, является информацией о процедуре (Пр) решения познавательной задачи, т.е. смысловой информацией, заключенной в логико-смысловой структуре рассматриваемого УЭ и измеряемой количеством семантической информации Iэт модели данного УЭ. Данная информация I является средством достижения цели изучения УЭ, ее усвоение является для обучаемого решением познавательной, а для обучающего – коммуникативной задач. Момент усвоения обучаемым информации Iэт об УЭ определяет момент разрушения системы обучения, образование которой требует постановки перед обучаемым новой познавательной задачи.
4. По каналу обратной связи обучаемого с обучающим в системе обучения (см.рис.1.2.1) в общем случае также должно передаваться два вида информации:
– информация об изменении обучаемым в процессе его учебной деятельности неорганизованности Овх внешней среды (прагматическая информация о достижении целей обучения);
– информация о характере и последовательности учебных действий обучаемого по реализации процедуры (Пр) преобразования предмета познавательной задачи из начального (НС) с конечное (КС) состояние (семантическая информация о воспроизведении эталонной модели УЭ).
Хотя структура контура управления, представленного на рис.2.3.3, обеспечивает решение задачи целенаправленного развития ПИ, но целый ряд допущений, сделанных в отношении как ОС, так и ПИ, не позволяет ее непосредственно использовать для формулировки закона управления в обучающей системе. К числу таких допущений относятся:
1) возможность формирования управляющей (обучающей) информации I непосредственно на языке преобразующей информации IL ПИ;
2) неограниченные возможности ПИ в моментальном усвоении представляемой ему управляющей (обучающей) информации I;
3) возможность одновременного воздействия на ПИ как ОУ1, так и ОУ2.
Первое из сформулированных допущений предполагает безусловную эффективность любого обучающего воздействия обучающей системы на обучаемого вне зависимости от формы его реализации и объема содержания. Второе допущение предполагает наличие абсолютной обучаемости обучаемого, а третье – возможность одновременного восприятия обучаемым двух различных видов информации. Если первое из сделанных допущений просто предполагает безусловное выполнение таких принципов функционирования системы обучения (см. раздел 1.3.4) как принципа диагностичной формулировки целей обучения, принципа адекватности эталонного вида УЭ целям его изучения, принципа комплексирования форм представления обучающей информации, принципа соответствия обучающей и учебной деятельностей, а также принципа единства языка обучения, то вторые два допущения прямо противоречат обоснованным выше принципам функционирования системы обучения. Допущение о неограниченных возможностях обучаемого в моментальном усвоении обучающей информации, предполагая безусловное соблюдение принципа готовности обучаемого к усвоению, противоречит принципам истинности усвоения и дискретности обучающих воздействий, предполагающих единственность обучающего воздействия в текущий момент времени и наличие у обучаемого времени на осмысление обучающей информации. Третье же допущение, предполагающее возможность одновременного предъявления обучаемому двух УО (возможность одновременного осуществления двух основных видов обучающих воздействий), прямо нарушая принципы дискретности обучающих воздействий и истинности усвоения, предполагает потерю обучаемым предоставляемой ему информации. Последнее делает неправомерным и все остальные допущения о возможности соблюдения в рассматриваемом контуре управления (см.рис.2.3.3) принципов функционирования системы обучения. Таким образом, необходимость отображения в имитационной модели системы обучения структуры обучающей системы, обеспечивающей соблюдение всех обоснованных выше принципов функционирования реальной системы обучения, определяет необходимость координации функционирования двух обучающих подсистем (ОУ1 и ОУ2) как по времени и характеру, так и по количеству предоставляемой ими обучающей информации. В свою очередь, координация функционирования обучающих подсистем ОУ1 и ОУ2 может быть достигнута только за счет ввода в состав структуры ОС еще одного структурного элемента более высокого уровня иерархии – координирующей подсистемы ОУ0. Тогда структура системы обучения примет вид, представленный на рис. 2.3.4.
Рис. 2.3.4. Принципиальная схема структуры управления в системе обучения
Представленная на данном рисунке принципиальная схема управления в системе обучения, сохраняя все достоинства контура целенаправленного управления развитием ПИ (см. рис. 2.3.3), устраняет выше отмеченные его недостатки: выработка координирующей системой ОУ0 управленческого решения (Iупр1) на выдачу обучаемому информации I блокирует функционирование ОУ2, а выработка управленческого решения (Iупр2) на выдачу обучаемому учебной задачи (Овх) блокирует функционирование подсистемы ОУ1. В результате в зависимости от качества функционирования ПИ координирующая подсистема ОУ0 имеет возможность неоднократной реализации цикла обращения учебной информации как через ОУ1, так и через ОУ2. Кроме того, появляется возможность организации взаимного контроля эффективности функционирования обеих обучающих подсистем. Таким образом, включение в состав ОС координирующей подсистемы ОУ0 определяет возможность как целенаправленного создания и дозирования противоречия между исходным и конечным уровнем обученности обучаемого, так и его устранения на основе учета специфики учебной деятельности обучаемого. Данная принципиальная структура управления в системе обучения полностью соответствует представленной на рис. 1.3.2 схеме гомеостатического управления развитием независимых подсистем, имеющих противоречивые цели управления. Это позволяет при разработке функциональной структуры конкретной АОС (КОС) использовать данные гомеостатики для наиболее эффективного использования и разрешения всех видов противоречий в системе обучения, а также проявлений человеческого фактора с учетом возможностей нарушения физиологической и психологической устойчивости обучаемых и обучающих.
Кроме того, представленная на рис. 2.3.4 структура управления в системе обучения полностью соответствует обобщенной функциональной структуре (см.рис. 2.1.13) деятельности обучающего в цикле обращения учебной информации (цикле обучения, дидактическом цикле). Это позволяет определить функциональные задачи входящих в ОС подсистем в следующем виде:
– координирующая подсистема ОУ0 – решение собственно дидактической задачи, включающей в себя разработку дидактической стратегии обучения и выработку (выбор) алгоритма реализации текущего обучающего воздействия (приема, способа обучения);
– обучающая подсистема ОУ1 – решение задачи управления изучаемым УЭ, включающей в себя разработку видов отображения изучаемого УЭ в соответствии с принятым алгоритмом обучающего воздействия и их предъявление обучаемому;
– обучающая подсистема ОУ2 – решение задачи отображения изучаемого УЭ, включающей в себя разработку и моделирование в заданном темпе исходных условий учебной задачи, предъявляемой обучаемому, их развитие в соответствии с действиями обучаемого, сравнение этих действий с заданной эталонной моделью УЭ и оценку в заданной системе нормативов.
Таким образом, разработанная принципиальная структура управления в системе обучения (см.рис.2.3.4) не противоречит ни одному из принципов функционирования системы обучения, обеспечивает целенаправленное решение задачи развития обучаемого, основана на противоречиях, присущих системе обучения, и адекватно отображает функционирование обучающего в этой системе. Данные характеристики позволяют принять данную структуру в качестве основы для разработки теоретической модели системы обучения и формулировки закона управления учебной деятельностью обучаемого в ней.
2.3.2. Теоретическая модель системы обучения и закон управления чебной деятельностью обучаемогоПриступая к разработке модели системы обучения как ее формализованного описания на уровне "принципиальной схемы» прежде всего необходимо определить то, что в нашей модели выступает в качестве формального заместителя состояния сознания обучаемого, заместителя, формально отображающего состояние cознания через состояние памяти, хранящей итоги и результаты осмысления приобретенных знаний.
В педагогической психологии процесс познания определяется как процесс конструирования и совершенствования соответствующей цели идеализированной схемы деятельности и ее логики. Эта схема (логика) деятельности формируется и по отношению к внешнему, материальному предмету, и по отношению к мысленному предмету, выступает ли он в форме исходного чувственного образа или сам является идеальным прообразом некоторого объекта, имеемым в сознании индивидуума. Отличительной особенностью развитого, особенно научно-теоретического познания (мышления) является то, что оно происходит в понятиях. Структура понятия отражает многогранность его функций в познании. Понятие выступает в качестве:
– предмета размышления, т.е. идеализированной модели познаваемого объекта;
– итога развития мысли, результата осмысления исходного идеализированного предмета, его идеи;
– средства познания, способа понимания и орудия мыслительной деятельности;
– самой деятельности, т.е. процесса преобразования идеального образа предмета.
Как отмечает Л.Т. Турбович, "... одна из наиболее широких областей соприкосновения между теориями информационных процессов и психологией состоит в изучении понятий... Последние образуются в мышлении как отношения абстрагирования и обобщения и выполняют
