Приведенные положения педагогики в отношении понятия "тезаурус» адекватны характеристике этого понятия в теории информационных семантических систем и теории системно--информационного анализа, что позволяет использовать формальное представление о тезаурусе теории информации для анализа информационных процессов в системе обучения. Необходимо отметить, что, если рассматривать учебные цели изучаемой учебной дисциплины как цели развития узконаправленного понятийного психологического тезауруса обучаемого, то само развитие этого тезауруса может быть количественно оценено суммарным количеством семантической информации, содержащейся в моделях УЭ, изученных в данной учебной дисциплине.
Рассмотрим в первом приближении функционирования системы обучения с позиций системно-информационного анализа. При этом структуру самой системы обучения и обучающей системы примем в виде системы гомеостатического управления, представленной на рис. 2.3.5. Деятельность обучаемого представим в виде функционирования преобразователя информации (ПИ), имеющего следующие отличительные особенности:
– наличие тезауруса эталонных классов объектов и методов их преобразования (тезаурус ЭК и МП обучаемого);
– наличие анализатора, обеспечивающего перевод поступающей в ПИ информации на язык тезауруса ЭК и МП;
– способность к самокорректуре и развитию;
– возможность образования на выходе ПИ только полезной и "пустой» информации. В составе обучающей системы выделим три подсистемы:
1. Подсистему решения собственно дидактической задачи (ПДЗ).
2. Подсистему решения задачи управления УЭ (ПУ УЭ).
3. Подсистему решения задачи отображения УЭ (ПО УЭ).
В составе каждой из перечисленных подсистем будем предполагать наличие соответствующего анализатора и тезауруса, обеспечивающих соответственно перевод поступающей на вход информации на язык тезауруса подсистемы и решение свойственной подсистеме задачи. Кроме того, в составе ПДЗ предполагается наличие модели ПИ (обучаемого), содержащей все необходимые для решения собственно дидактической задачи данные о ПИ.
Цели функционирования обучающей системы (ОС) и ПИ (обучаемого) определим в следующем виде:
1. Глобальные цели:
– ОС – наиболее эффективное в пределах возможностей ПИ решение задачи его развития (коммуникативной задачи);
– ПИ – наиболее быстрое усвоение алгоритмов комплекса задач управления функционированием объекта управления (ОУ), т.е. решение познавательной задачи.
2. Частные цели в цикле обращения информации в системе обучения:
– ОС – выработка осведомляющей информации Iвх, обеспечивающей максимальный в пределах возможностей ПИ рост его информационного кпд h;
– ПИ – наиболее полное восприятие обучающей информации I0, корректура и пополнение тезауруса ЭК и МП в целях решения задач управления ОУ.
Работу ПИ будем рассматривать как процесс активного перевода задач управления с языка входных ситуаций на язык принятия решений. Примем, что на вход ПИ поступает только полезная информация, что полностью соответствует специфике функционирования системы обучения и решаемой в ней задачи ОС. Принципиальная схема рассматриваемой системы обучения представлена на рис.2.3.5.
Рис.2.3.5. Принципиальная схема процессов переработки информации в системе обучения
Для эффективного управления работой ПИ каждая из подсистем ОС обладает анализатором, обеспечивающим перевод поступающей в нее информации на язык тезауруса подсистемы и самим тезаурусом, обеспечивающим формирование необходимой для ПИ управляющей информации. Тезаурус учебных задач содержит конечное множество S ситуаций заданий, которые образуются на конечном множестве слов А, характеризующих изучаемые УЭ, и конечном множестве слов R, отражающих отношения между ними. ПО УЭ на основе поступающей из ПДЗ управляющей информации Iу2, определяющей трудоемкость и характер учебной задачи в соответствии со спецификой функционирования ПИ, из множеств А, R формулирует семантически правильную фразу mi, представляющую собой условие учебной задачи. Тезаурус ЭК и МП эффективно функционирующего ПИ должен содержать информацию о множествах А, R, Р, где Р – дополнительное множество методов преобразования, характеризующее правила перевода mi с языка входных ситуаций на язык принятия решений. Будем считать, что каждая ситуация si учебной задачи, создающая на входе ПИ неорганизованность Овхi, однозначно описывается семантически правильной фразой mi, содержащей ni слов из множеств А и R. Пусть тезаурус ЭК и МП ПИ содержит Nэк элементов информации об ЛСМ УЭ и Nмп элементов информации об ФМ УЭ, т.е. методах преобразования и использования ЛСМ УЭ. Можно принять, что для каждого множества ситуаций S существует некоторое, назовем его оптимальным, соотношение (b) между Nэк и Nмп, при котором в вероятностью р R1 обеспечивается правильный перевод любой si I S, определяемой словами, входящими в тезаурус ПИ. Т.е. для mi, если ni I Nэк, имеется такое минимальное b= 1 + Nмп/Nэк, при котором р R 1. Исходя из этого, тезаурус ЭК и МП ПИ должен иметь эквивалентную емкость Nэ =b Nэк.
Если количество ситуаций. которое может быть предъявлено ПИ равно К, а среднее количество слов, описывающих эти ситуации nср, то для покрытия множества Sк ПИ должен иметь тезаурус эквивалентной емкости Nэ ? nсрbК. Показатель удовлетворения этого условия определяется как коэффициент покрытия
Очевидно, чем меньше g, тем хуже качество функционирования ПИ. С позиций системно-информационного анализа функционирование ПИ характеризуется мерой снятой неорганизованности (DО) или количеством информации (Iпр) принятия решения, необходимой для выработки соответствующего управляющего воздействия (решение учебной задачи). Если информация Iвх о ситуации учебной задачи, поступающая из ПО УЭ, создает неорганизованность Овх = ОL, т.е. квалификационной характеристике ПИ, то выработанная ПИ информация Iпр = IL будет полностью характеризовать емкость тезауруса учебных заданий ПО УЭ (nср bК) и соответствующего ему тезауруса ЭК и МП ПИ. При этом емкость тезауруса учебных заданий ПО УЭ и соответствующего ему тезауруса ЭК и МП ПУ УЭ будет определяться количеством информации Iо, которой должен обладать ПИ для решению любой из задач с р = 1. Тогда (2.201) можно представить в виде
При оценке и нформационных процессов с прагматических позиций в соответствии с (2.178) с учетом того, что для обучающей информации Iо, составляющей тезаурусы ПО УЭ и ПУ УЭ, L = 1 имеем:
Таким образом, для оценки функционирования ПИ в системе обучения его информационный кпд h полностью характеризует емкость тезауруса ЭК и МП ПИ в отношении решаемых учебных задач, т.е. степень обученности обучаемого в отношении рассматриваемого УЭ.
Пусть функционирование анализатора ПИ, обеспечивающего перевод поступающей в ПИ обучающей информации Iо с языка принятия решения на язык тезауруса ЭК и МП ПИ, характеризуется таким коэффициентом перевода aр/т (0?aр/т ?1), который монотонно уменьшается с ростом количества поступившей информации Iо. Т.е. предположим, что в отношении рассматриваемого ПИ выполняются гипотезы (2.53, 2.54), определяющие основную закономерность учебной деятельности обучаемого. Допустим, что на основе имеемых у ОС данных о функционировании ПИ определено некоторое мало подверженное изменениям оптимальное количество обучающей информации Iо, которое обеспечивает максимально возможную в смысле критерия (2.85) эффективность функционирования системы обучения.
Рассмотрим цикл обращения учебной информации при функционировании ПИ и ОС в установившемся режиме, при котором в последовательно осуществляемых циклах обращения информации соблюдается условие постоянства количества обучающей информации Iо, направленной на решение задачи развития ПИ (информации развития Iразв).
Предположим, что ПУ УЭ выдана ПИ обучающая информация Iо о новом УЭ, имеющем трудоемкость усвоения Iэт. Пусть с выхода координирующей системы ПДЗ снимается информация управления Iу2, определяющая тип обучающего воздействия (учебная задача) и его трудоемкость, измеряемую количеством семантической информации Iэт в смысловой структуре способа ее решения. Эта же управляющая информация Iу2 в соответствии с алгоритмом реализации обучающего воздействия блокирует в точке А выдачу ПИ обучающей информации Iо. В соответствии с указанной выше спецификой любой познавательной (учебной) задачи, целью которой является наиболее полное и точное воспроизводство ПИ процедуры Пр перехода от начального (НС) к конечному (КС) состоянию предмета задачи, трудоемкость ее решения определяется количеством семантической информации Iэт в соответствующей модели УЭ. Информация Iвх = Iэт, сформулированная на языке входных ситуаций, образует на входе ПИ неорганизованность Овх. Эта неорганизованность с учетом того, что для эталонной модели L = 1, определяется в соответствии с (2.178) выражением:
В результате воздействия на ПИ обучающей информации Iо в его тезаурусе ЭК и МП образовалось некоторое количество преобразующей информации IL о рассматриваемом УЭ. В соответствии с целью функционирования ПИ на основе этой информации в нем вырабатывается информация Iпр принятия решения, характеризующая снятую неорганизованность (DОi) УЭ (начальной ситуации учебной задачи). В соответствии с (2.178)
где ILi – семантическая оценка преобразующей информации, соответствующей эталонной модели УЭ и правильно реализованной ПИ.
Подставляя в (2.205) оценки Iпр (2.162), lп(2.188) в разработанной системе исчисления информационных процессов в САО имеем
где – прагматическая оценка влияния недостаточного количества семантической преобразующей информации в тезаурусе ЭК и МП ПИ на достижение заданной цели.
Определенные в соответствии с (2.206) прагматические оценки преобразующей информации IL ПИ обеспечивают и семантическую оценку этой информации. В соответствии с (2.157) прагматическая оценка (2.206) может быть представлена в виде
где: – недостаток преобразующей информации ПИ на внутренней границе (ВГ) области полного достижения цели; – фактический недостаток преобразующей информации ПИ в i-ом цикле функционирования.
Из (2.206, 2.207) семантическая оценка недостаточности преобразующей информации ПИ определится выражением:
Учитывая, что логарифмическая функция в (2.160) принята в качестве функции отображения неупорядоченности в пространство неорганизованности и соответственно определяет в (2.148, 2.162) количество полезной информации, то, никогда не имея положительного значения в (2.206, 2.207),DIL определяет количество "пустой» семантической информации в тезаурусе ЭК и МП ПИ, а (2.206) и (2.208) соответственно являются прагматической и семантической оценками этой информации.
Несколько отвлекаясь от модели системы обучения, необходимо отметить, что соотношения (2.208, 2.209) определяют соответствующую здравому смыслу и практике обучения систему нормативов {Iэт, R} в отношении учебной деятельности обучаемого по воспроизводству эталонной модели УЭ. Покажем это на примере. Пусть перед обучаемым поставлена учебная задача по воспроизводству (объяснению) логико-смысловой структуры УЭ (ЛСМ и ФМ знания, ЛСМ умения), например, способа решения задачи, представленной на рис. 2.2.4. Необходимо, чтобы система нормативов по своему уровню требований, задаваемых e(q)=qвг, соответствовала и системе предпочтений обучающих в отношении ошибок обучаемых. Допустим, что в данном цикле обучения принято, что одна ошибка обучаемого в логике объединения двух семантических единиц более низкого уровня абстракции в семантическую единицу более высокого уровня соответствует оценке "4 – хорошо", а e(q)=0.0625. Для определения величины R в системе нормативов {Iэт, R} данного цикла обучения с учетом системы предпочтений обучающих необходимо:
1. Установить значение q для заданного балла оценки в рассматриваемой системе оценки.
В нашем случае при e(q)=0.0625 для балла "4 – хорошо» q=0.125 (см.таблицу 2.2.4).
2. Оценить информационную трудоемкость допустимой для рассматриваемого балла оценки ошибки обучаемого.
В нашем случае в соответствии с (2.93 – 2.96) трудоемкость допустимой для балла "4 – хорошо» ошибки Iд = 10.75 бит.
3. В соответствии с (2.157) определить значение R из формулы
где: q – значение q для рассматриваемого балла оценки в заданной системе оценки; Iд – семантическая оценка информационной трудоемкости допустимой ошибки; R-предельно рассматриваемый радиус области частичного достижения учебных целей (см.рис.2.2.5).
В нашем случае R = 30.4 бит. Таким образом, если в процессе воспроизведения логико---смысловой структуры УЭ в рассматриваемом цикле обучения обучаемый совершает ошибки суммарной информационной трудоемкостью более указанного значения R, то его учебная деятельность в соответствии с (2.166) будет оценена баллом "2 – неудовлетворительно". Допустимые величины погрешностей для всех баллов оценки в традиционной 4-балльной шкале будут определяться следующими их значениями:
"5 – отлично» – 7.6 бит;
"4 – хорошо» – 10.75 бит;
"3 – удовлетворительно» – 15.2 бит;
"2 – неудовлетворительно» – 21.5 бит.
Заметим, что в случае решения критериальной учебной задачи (ФМ умения), любая ошибка в логике (правильности) действий обучаемого приведет к оценке "2 – неудовлетворительно» вне зависимости от рассмотренной выше величины R, поскольку она вызовет срыв выполнения учебной задачи по другим критериальным функциональным характеристикам деятельности (точность, быстродействие и т.д.)
Таким образом, снимаемая с выхода ПИ информация принятия решения позволяет характеризовать функционирование ПИ как с прагматических (оценка степени достижения целей обучающего воздействия), так и с семантических позиций (оценка соответствия преобразующей информации IL ПИ количеству семантической информации Iэт в эталонной модели УЭ). Информация Iпр сформирована обучаемым на языке принятия решений, т.е. она отражает весь процесс формирования решения познавательной задачи и его операционной реализации. Поэтому она может быть непосредственно использована для диагностики усвоения УЭ в анализаторе ПУ УЭ. Если обучаемый решает критериальную учебную задачу (ФМ умения), то процесс ее решения предполагает представление УЭ в виде некоторого объекта управления (ОУ) ПИ. В этом случае Iпр через исполнительный орган (ИО) воздействует на ОУ в виде Iупр, при бесконечной мощности ИО Iпр = Iупр. С выхода ИО Iупр в виде управляющего воздействия поступает на вход ОУ, целенаправленно изменяя характеристики его функционирования. С выхода ОУ снимается выходная информация Iвых, характеризующая остаточную неорганизованность ОУ (Овых). В соответствии с (2.143) , но согласно (2.148) . Тогда в соответствии с (2.142, 2.204, 2.205)
В соответствии с (2.206) оценку (2.211) неорганизованности ОУ можно представить в виде:
Информация Iвых, определяемая величиной неорганизованности Овых, несет в себе также данные о количестве "пустой» информации DIL в тезаурусе ЭК и МП ПИ:
что позволяет использовать ее и для анализа работы ПИ с семантических позиций. В (2.213) знак минус означает недостаток преобразующей информации в тезаурусе ПИ.
Необходимо отметить, что для ФМ умения значения qвых в (2.209) и в (2.212) не совпадают, т.к. в (2.212) для ФМ умения кроме правильности будут учитываться и другие характеристики (точность, быстродействие и т.д.).
В (2.212) с формальных позиций должно соблюдаться условие, что Iэт,lп,h не равны нулю. С позиций педагогики данное условие тривиально:
– не имеют смысла учебные задания, не имеющие проблемного звена (Iэт?0);
– не имеют смысла учебные задания, которые содержат УО (понятия) или требуют методов их преобразования, полностью неизвестных обучаемому (h?0,lп?0).
Выходная информация Iвых сформирована на языке входных ситуаций, но помимо прагматических функций по оценке остаточной неорганизованности ОУ как показано в (2.213), может выполнять и осведомляющие функции, т.е. с семантических позиций характеризовать работу ПИ. Она поступает на вход анализатора ПО УЭ, выполняющего функции по прагматической и семантической ее оценке. Для прагматической оценки информации Iвых в ПУ УЭ производится расчет
где qвых определяется в соответствии с (2.163) по всему комплексу ВКП и характеризует общую вероятность недостижения цели К, включающей ряд подцелей Кi. Оценка (2.214) есть оценка степени достижения ПИ целей обучения.
Для семантической оценки функционирования ПИ информация Iвых, характеризуемая остаточной неорганизованностью Овых, должна быть переведена с языка входных ситуаций на язык принятия решений:
где ac/р – коэффициент переводя с языка входных ситуаций на язык принятия решения (0?ac/р ?1).
Сформулированная на языке принятия решений информация Iвых определяет необходимое количество информации корректуры I кор функционирования ПИ:
Из (2.216) следует, что необходимое для ПИ (при ac/р=1) количество корректирующей информации Iкор зависит только от семантической (DIL)и прагматической (h) характеристик ПИ и непосредственно не зависит от трудоемкости учебного задания (Iэт). Такой вывод интуитивно очевиден – чем хуже выполняется любое учебное задание, тем больше информации получит обучаемый по корректуре своей учебной деятельности. Кроме того, если для определения необходимой корректуры используется Iвых, т.е. данные о решении обучаемым критериальной учебной задачи, то существенную роль играют диагностические возможности ОС (ac/р).
С выхода анализатора ПО УЭ данные диагностики Iвых поступают на вход ПУ УЭ, где в соответствии с (2.209, 2.216) определяется необходимое количество и характер Iкор при qвых < 1. Если неупорядоченность функционирования ПИ выходит за опасную границу (ОГ) области определения цели в "узком» смысле, то расчет необходимого количества Iкор производится на основе данных диагностики непосредственно на модели УЭ в соответствии с (2.108).
Информация корректуры Iкор, формируемая ПУ УЭ, и информация принятия решения Iпр, формируемая ПО УЭ являются соответственно семантической (Icосв=Iкор) и прагматической (Iпосв=Iпр ) составляющими осведомляющей информации, которая поступает на вход координирующей подсистемы ПДЗ. В ПДЗ в соответствии с (2.202) определяется коэффициент покрытия ПИ в i-ом цикле функционирования
который в соответствии с (2.56) является критерием эффективности учебной деятельности обучаемого по результату и определяет степень его обученности в отношении рассматриваемого УЭ. Кроме того в соответствии с (2.58 – 2.85) в ПДЗ рассчитываются показатели эффективности функционирования самой обучающей системы в i-ом цикле обращения учебной информации, которые фиксируются в модели обучаемого. Как было отмечено выше, при установившемся режиме функционирования системы обучения функционирование ПИ определяется некоторым оптимальным в смысле критерия (2.85) количеством обучающей информации Iо, которое он может эффективно перевести с языка принятия решения на язык своего тезауруса, т.е. усвоить. На данном основании определяются две составляющие обучающей информации в (i+1)-ом цикле обучения: информация корректуры Iкор и информация развития Iр.
Информация корректуры в (i+1)-ом цикле обучения определяется качеством функционирования ПИ в i-ом цикле:
В свою очередь, количество семантической информации развития определяется соотношением оптимального количества обучающей информации Iо и информации корректуры Iкор и определяет трудоемкость усвоения Iэтi+1 нового УЭ:
Данные о количестве и характере обучающей информации в (i+1)-ом цикле функционирования системы обучения (обучающем воздействии) в виде управляющей информации Iу1 поступают на вход ПУ УЭ, одновременно блокируя в точке В функционирование ПО УЭ и информируя его о характере нового УЭ.
Обучающая информация Iоi+1 поступает на вход анализатора ПИ, где переводится с языка принятия решений на язык тезауруса ЭК и МП ПИ, увеличивая его информационную емкость на величину Ili+1:
где aR/T– коэффициент перевода с языка принятия решений на язык тезауруса ЭК и МП ПИ.
Поскольку мы рассматриваем функционирование системы обучения в установившемся режиме, в котором соблюдается условие постоянства количества информации Iр, то в двух последовательных циклах обращения информации должно иметь место следующее соотношение
Из (2.221) необходимо следует, что возможность реализации установившегося режима функционирования ПИ определяется возможность выполнения равенства
При условии постоянства информации развития (2.222) выполняется только в том случае, если Iкорi полностью преобразуется ПИ в i-ом цикле функционирования без образования "пустой» информации в его тезаурусе ЭК и МП. В соответствии с принятыми гипотезами (2.53, 2.54) функционирование ПИ в установившемся режиме и выполнение равенства (2.222) может быть обеспечено при выполнении следующего условия: количество обучающей семантической информации Iо, подаваемое на вход ПИ в i-ом цикле функционирования, не должно при ее преобразовании в ПИ образовывать такое количество "пустой» преобразующей информации IL, которое не может быть полностью воспринято ПИ в (i+1)-ом цикле функционирования.
Формально данное условие может быть определено требованием:
где a(I) – функция обучаемости.
Однако выполнение условия (2.223), обеспечивая реализуемость установившегося режима функционирования ПИ, никак не отражает требования максимально возможной эффективности его функционирования, т.к. не определяет количество информации развития Iр ПИ в цикле функционирования. Для определения требований к количеству информации развития Iр и общему количеству обучающей информации Iо рассмотрим принятый критерий (2.84) эффективности обучения как функцию от количества обучающей информации в предположении о справедливости гипотез (2.53, 2.54), для чего представим (2.84) в виде
где a(Ioi)– функция обучаемости (критерий эффективности учебной деятельности); Kос – критерий (2.75) эффективности обучающей системы.
Критерий Кос эффективности ОС определяется параметрами самой системы и не зависит от количества информации, выдаваемой ПИ в цикле обращения учебной информации, но существенно зависит от возможностей ПИ в преобразовании этой информации, т.е. от возможностей самой ОС в правильном определении функции обучаемости a(I). Тогда максимально возможное значение функции (2.224) определится только видом функции обучаемости ПИ, а также количеством информации корректуры и развития поступающих на его вход в цикле обращения учебной информации.
Количество информации корректуры определяется, исходя из требования (2.223), как максимальное количество информации, удовлетворяющее условию
где e – допустимое отклонение.
Если моделирующая функцию обучаемости зависимость имеет максимум на рассматриваемом интервале, то информация корректуры может быть определена на основе известных условий существования максимума функции:
где a»,a''– первая и вторая производные функции обучаемости.
Соответственно количество информации развития определится следующим соотношением:
Формулы (2.225, 2.227) определяют закон управления функционированием ПИ в установившемся режиме, характеризуемом постоянным количеством поступающей на вход ПИ информации развития и постоянным предельным для ПИ ростом преобразующей информации в его тезаурусе ЭК и МП. Выполнение (2.225, 2.227) обеспечивает стабильный, максимально возможный для данного ПИ рост преобразующей информации в его тезаурусе, т.е. наиболее эффективное решение задачи развития ПИ (коммуникативной задачи).
На основании проведенного анализа соотношения информации развития и информации корректуры в составе обучающей информации в цикле ее обращения информационный кпд ПИ можно представить в виде
где i – число циклов обращения учебной информации, в которых производится корректура учебной деятельности обучаемого в отношении рассматриваемого УЭ.
В соответствии с функциональной структурой цикла обучения (см.рис.2.1.13) после завершения выдачи ПИ обучающей информации Iо ПДЗ вырабатывается управляющая информация Iу2, блокирующая в точке А функционирование ПУ УЭ и определяющая для ПО УЭ характер и трудоемкость учебной задачи, предназначенной для выдачи ПИ в (i+1)-ом цикле обращения учебной информации. ПО УЭ в (i+1)-ом цикле функционирования создает на входе ПИ неорганизованность входной ситуации учебного задания в отношении УЭi+1, определяемую также как в i-ом цикле в соответствии с (2.204).
Необходимо отметить, что как информация Iпр принятия решения, так и информация Iвыхт OУ поступает не только на вход анализатора ПО УЭ, но и на вход анализатора ПИ. Данное положение определяется способностью ПИ к самостоятельному анализу и корректуре своего функционирования. Возможности ПИ в анализе этих двух видов информации определяются тем количеством преобразующей информации IL, которой обладает ПИ в отношении рассматриваемого УЭ. Оценим полезность информации Iвых и Iпр, поступающих непосредственно на вход ПИ с прагматических позиций, т.е. с позиций полезности этой информации для достижения целей обучения. Для рассматриваемого ПИ информация принятия решения Iпр, сформированная на основе преобразующей информации IL, полностью согласована с теми методами преобразования УЭ, которые имеются в тезаурусе ЭК и МП ПИ. Поэтому без каких-либо воздействий на ПИ из вне она не может выполнять корректирующих функций. Иначе дело обстоит с информацией Iвых. Поскольку ПИ известна цель управления ОУ, например, в виде эталонных характеристик его функционирования (эталонного ответа учебной задачи), то сравнивая фактическое и эталонное функционирование ОУ, он способен оценить полезность принятого решения
и осуществить его корректуру, т.е. сделать попытку устранения остаточной неорганизованности ОУ. При этом в соответствии с (2.206) происходит некоторое изменение преобразующей информации IL, которой обладает ПИ, на величину
Данная информация самокорректуры в зависимости от соотношения e(q) и qвых может как уменьшить, так и полностью компенсировать ту "пустую» информацию, которая образовалась в тезаурусе ПИ в результате преобразования обучающей информации Iо. Условие полного преобразования "пустой» информации определяется из (2.206, 2.229):
Так при e(q)=0.0625 полная компенсация "пустой» информации в тезаурусе ПИ возможна при qвых < 0.157, т.е. при оценке учебной деятельности обучаемого в 4-балльной шкале чуть ниже балла "4 – хорошо» (q4 = 0.125). С ростом qвых полезность информации самокорректуры снижается. При qвых >0.25, что соответствует в 4-балльной шкале оценкам ниже балла "3 – удовлетворительно",IDL <1, т.е. воспринимается только как факт неправильного решения задачи. С позиций практики обучения зависимость (2.230) тривиальна: чем выше степень обученности обучаемого в отношении рассматриваемого УЭ, тем выше его возможности в самостоятельном анализе и корректуре своей учебной деятельности.
Проведенный анализ представленной на рис. 2.3.5 теоретической модели системы обучения позволяет уточнить количество и назначение каналов прямой и обратной связи ОС с обучаемым в процессе обучения. Каналами прямой связи с обучаемым являются:
1. Канал внутренней связи – канал непосредственного воздействия на сознание обучающего путем воспроизведения фрагмента его учебной деятельности (первый основной тип обучающего воздействия).
2. Канал внешней связи – канал опосредованного воздействия на сознание обучаемого путем постановки определенных целей по преобразованию изучаемого УЭ (второй основной тип обучающего воздействия – учебная задача).
Каналы обратной связи в системе обучения могут быть классифицированы по двум признакам:
– каналы внутренней и внешней обратной связи;
– каналы непосредственной и опосредованной обратной связи.
К каналам внутренней обратной связи относятся каналы связи, непосредственно замкнутые с выхода ПИ на вход анализатора ПИ, т.е. каналы самоанализа и самокорректуры своей учебной деятельности самим обучаемым. К каналам внешней обратной связи относятся каналы поступления осведомляющей информации от обучаемого на вход ОС. К каналам непосредственной обратной связи относятся каналы предоставления обучаемым сформированной на языке принятия решений информации о пооперационном характере его учебной деятельности. Каналами опосредованной обратной связи являются каналы, несущие сформированную на языке входных ситуаций информацию о функционировании ОУ, управляемого обучаемым (информация о решении критериальных учебных задач).
Анализ рассмотренной теоретической модели позволяет с позиций теории системно-информационного анализа сделать вполне обоснованные, полностью согласующиеся с данными педагогической науки выводы:
1. Усвоение обучаемым какого-либо вида деятельности (предметной области) невозможно без ее фактического выполнения (рост информационного кпд возможен лишь в процессе реализации определенных алгоритмов деятельности), что требует чередования двух основных видов обучающих воздействий в цикле обучения.
2. Прогресс в целенаправленном развитии познавательной деятельности обучаемого невозможен при отсутствии внешнего источника информации и определяется емкостью тезауруса этого источника как в области педагогической науки, так и изучаемой предметной области (учебной дисциплины).
3. Не имеют смысла учебные задания, не содержащие проблемного звена (Iэт ? 0) и содержащие сведения об УЭ и методах их преобразования, абсолютно неизвестных обучаемому (h?0 ).
4. Возможности обучаемого в выполнении учебного задания и эффективность его учебной деятельности определяются:
– свойством обучаемости;
– ранее достигнутым в отношении рассматриваемого УЭ уровнем обученности;
– соответствием обучающих воздействий как по их характеру, так и количеству учебной информации специфике его учебной деятельности.
5. Эффективность функционирования обучающей системы и всей системы обучения в целом определяется:
– способностью ОС в соблюдении сформулированного в виде соотношений (2.225, 2.227) закона управления учебной деятельностью обучаемого;
– наиболее полным соблюдением ОС сформулированных в разделе 1.3.4 принципов функционирования системы обучения.
6. Реализация на практике сформулированного закона управления (2.225, 2.227) учебной деятельностью обучаемого в системе обучения требует экспериментального подтверждения гипотез (2.53, 2.54), сформулированных в отношении изменения свойства обучаемости, а также разработки соответствующих имитационных моделей и оценки их адекватности фактически существующим закономерностям учебной деятельности обучаемых.
2.3.3. Модели обучаемости и способы их использования для управления обучениемПриступая к разработке математических моделей (2.53, 2.54) свойства обучаемости, необходимо отметить, что за кажущейся узкостью и чисто прагматическим характером формулировки названия данного раздела исследования стоит его принципиальная значимость для подтверждения истинности всех сформулированных выше гипотез, выводов и утверждений. Обычно педагогические исследования справедливо критикуют за их описательно-эмпирический характер. Он проявляется в том, что "исследователь описывает факты педагогического опыта, выявляет опытным путем наличие некоторых функциональных связей между педагогическими воздействиями и их результатами, но не объясняет механизма этих связей, не раскрывает необходимости, закона этой связи» [118, С. 102]. Данные недостатки, как известно, преодолеваются путем перехода на теоретический уровень исследования. Развивающаяся в последние годы наука о науке отмечает следующие характерные особенности теоретического уровня исследования по сравнению с эмпирическим [118, С.102-118].
Любое научное исследование начинается с эмпирического уровня. На самом начальном этапе такого исследования его объектом становятся отдельные реальные стороны реально существующих объектов, которые выделяются в соответствии со спецификой данной научной дисциплины на основе запросов практики или в силу внутренней логики ее собственного развития. Предметом исследования в этом случае являются идеальные (мысленные) отображения этих реально существующих сторон, формулируемые в виде понятий. На втором этапе эмпирического исследования в качестве объектов выступают уже эти отображенные стороны (понятия), а предметом исследования становятся их соотношение и установление строго определенных качественных, а при возможности количественных зависимостей между ними (установление эмпирических законов). Обоснованием этих зависимостей между отдельными сторонами реальных объектов завершается эмпирическое исследование.
На теоретическом уровне исследования появляются особые отображения исследуемого объекта – отображения, не имеющие непосредственного аналога в чувственно эмпирическом знании. При этом меняется понятийный состав науки, выделяются и формируются новые – идеальные – объекты исследования, замещающие эмпирические данные. "Реконструируя тот или иной предмет действительности идеально, т.е. в мышлении, научная теория абстрагируется от многих свойств его, а выделяет только некоторые из них и делает своими объектами» [160, С.104]. Именно с создания таких идеальных объектов и начинается теоретический уровень исследования. В этот начальный момент объектом исследования становится весь предшествующий базис, накопленный к данному времени научной дисциплиной, а предметом исследований – построение самих теоретических объектов. "Утверждение о том, что объектом теоретического исследования становится предшествующий базис, не надо понимать в том смысле, что при построении идеальных объектов в их основу кладут все известные в науке понятия и их связи. Главное в другом – чтобы характер "функционирования» идеального объекта не противоречил ни одному строго установленному эмпирическому факту» [118, С.103].
Теоретический уровень знания дает средства для исследования таких проблем, которые не могут быть решены на эмпирическом уровне. Если эмпирические исследования со всеми присущими им специфическими методами и позволяют установить функциональные (причинные) связи явлений, то они не дают возможности постигнуть внутренний механизм этих связей, представить их в явной форме. Теоретический уровень исследования благодаря концентрации внимания на отдельных, наиболее важных сторонах предметов и явлений и конструированию из них идеальных объектов способен глубже проникнуть в сущность вещей, постичь более глубокие закономерности изменения и связи явлений, внутренние механизмы этих связей и поставить их на службу практике, т.е. эмпирическому опыту.
Движение науки от эмпирического уровня к теоретическому представляет собой общую объективную закономерность развития научного знания. Объективными предпосылками такого перехода являются: 1) конфликтная ситуация, которая заключается в том, что имеющиеся методы познания не справляются с задачами дальнейшего развития науки; 2) наличие методов, способствующих решению этих задач и открывающих дальнейшие перспективы развития; 3) предварительные результаты, добытые этими методами и согласующиеся с материалом, добытым при помощи эмпирических методов.
Настоящее исследование своим исходным пунктом имело конфликтную ситуацию между высокой трудоемкостью разработки АОС, связанным с большими временными и финансовыми затратами расчетом на ее высокую дидактическую эффективность и, как правило, неожиданно низкой даже в сравнении с традиционной организацией учебного процесса фактической эффективностью обучения, т.е. в основе исследования лежал эмпирически наблюдающийся факт отказа обучающих от использования в процессе обучения ТСО, обладающего практически неизмеримыми дидактическими возможностями. Анализ противоречия между высокими техническими характеристиками современных ЭВМ и их явно недостаточной дидактической эффективностью при использовании в режиме АОС позволил сформулировать основную гипотезу настоящего исследования:
Недостаточная дидактическая эффективность существующих АОС определяется в основном не несовершенством аппаратно-программных средств современных ЭВМ, а отсутствием развитой технологии компьютерного обучения. Обеспечение дидактической эффективности АОС требует разработки методологии их проектирования, обеспечивающей взаимосвязанное решение проблем объективной оценки дидактической эффективности обучения, разработки технологии обучения и ее реализации на основе соответствующих аппаратно-программных средств ЭВМ.
В основе разработки данной гипотезы (разработки методологии психолого-педагогического проектирования АОС) лежало требование наиболее полного соответствия создаваемой системы данным педагогической науки как единственной области человеческого знания, определяющей принципы и законы обучения. Разработанная на основе системного подхода методология (см.раздел 1) определила принципы, основные задачи, последовательность и организацию, а также методы решения отдельных задач психолого-педагогического проектирования. Выполнение первого из принципов психолого-педагогического проектирования, принципа соответствия проектных решений данным педагогической науки, определило необходимость анализа методологии самой педагогики, по крайней мере тех ее понятий и закономерностей, которые определяют эффективность и законы обучения.
Данное положение полностью соответствует логике научного познания [60] и признается в современной педагогике как необходимость анализа методологии педагогической науки с позиций методологии общенаучных дисциплин. Так М.Н. Скаткин, обосновывая методологию и методику педагогических исследований, определяет следующие уровни методологического знания и их взаимодействие [118, С.133]: "Самый высший уровень – философия, диалектика природы... Далее следуют общенаучные дисциплины – теория систем, кибернетика, информатика. Следующий уровень – методология педагогики как раздел общей педагогики... Методологические функции могут выполнять теоретические концепции по отношению к исследованиям, ведущимся на нижележащих этажах.» Причем под предметом методологии педагогики понимается "процесс познания педагогической действительности и его результат – система (совокупность) педагогических знаний... и знаний об их преобразовании» [118, С.116]. Определяя назначение и главную задачу методологических исследований в области педагогики в том. чтобы найти эффективные способы разработки хорошей педагогической теории, М.Н. Скаткин отмечает, что речь идет о самопознании педагогической науки, или, как говорят, рефлексии. "Проводя методологические исследования, мы как бы поднимаемся над педагогической наукой и смотрим на нее сверху: наблюдаем и анализируем не школу, не практику воспитания и обучения, а саму педагогическую науку, т.е. как ученые исследуют педагогическую дейст
