С другой стороны, сложность решения проблемы разработки технологии обучения во многом определяется недостаточным уровнем развития современной информационной технологии. Как указывалось выше, ее возможности на уровне современной базовой информационной технологии ограничены в основном необходимостью пятикратного отображения объекта для представления его в виде программного продукта. Поэтому сам процесс формализации даже единичной гарантированно дидактически эффективной процедуры управления обучением является крайне трудоемким и не гарантирует адекватность полученного программного продукта его неформализованному аналогу. Отсюда следует, что далеко не все концептуальные модели управления обучением могут быть представлены в виде программного продукта, адекватно отражающего специфику и возможности исходного оригинала. Это еще раз подтверждает ошибочность существующей сегодня тенденции разработки АОС, как автономных от обучающего технических средств управления учебной деятельностью обучаемых.
Таким образом, с одной стороны, проблема разработки технологии обучения практически может быть решена только на основе использования ЭВМ как средства управления учебной деятельностью обучаемых, а, с другой стороны, технические характеристики современных аппаратных и программных средств ЭВМ явно не соответствуют уровню задач формализации положений педагогической науки и практики. Это второе принципиальное противоречие, препятствующее созданию дидактически эффективных автоматизированных обучающих систем.
В качестве примера применения технологии автоматизированного управления технологическим процессом в обучении может быть приведена принципиальная логическая схема, представленная на рис.1.2.12.
Данная на рис.1.2.12 схема управления обучением реализована в ЛАСО "Гвоздика» [101] для отработки решения задач тактического маневрирования. На ЭВМ возможны следующие функции по управлению обучением:
– восприятия, идентификации и диагностика действий обучаемого (модуль съема и диагностики МСД);
– сравнения действий обучаемого с эталонными вариантами решения учебной задачи (модуль сравнения МСР);
– оценки действий обучаемого в соответствии с заданными нормативами (модуль формирования оценки МФО);
– хранение результатов решения учебных задач (база данных обучения БД);
– статистический анализ и прогнозирование результатов обучения, выработка обучающего воздействия (изменение трудоемкости учебной задачи, темпа подачи информации при моделировании развития исходной ситуации) на основе концептуальной модели управления КМУ (модуль управления обучением МУО);
– хранение исходных моделей учебных задач (информационное обеспечение ИО);
– формирование конкретной учебной задачи (модуль формирования задания МФЗ);
– моделирование в заданном темпе развития исходных условий учебной задачи в соответствии с действиями обучаемого (модуль моделирования обстановки ММО);
– выдача обучаемому информации о результатах решения конкретной задачи и об уровне сформированности навыка в решении данного типа задач(МДРО)
Рис. 1.2.12. Принципиальная схема технологии автоматического управления в обучении, реализованная в ЛАСО «Гвоздика»
На обучающего возложена функция оказания помощи обучаемому по его запросу.
Приведенная на рис.1.2.12 схема автоматизированного управления обучением разработана автором настоящего исследования и реализована в ЛАСО "Гвоздика» [101]. Необходимо отметить, что принцип автоматического управления обучением реализован на наиболее простом в смысле решения задач управления этапе обучения – этапе формирования навыка в решении типовых задач. Но решение задачи автоматизации управления обучением даже на самом простом в смысле задач управления этапе обучения оказалось крайне трудоемким. Оно потребовало шестилетней упорной работы и решения ряда прикладных проблем, далеко выходящих за рамки настоящего исследования, необходимость проведения которого автор ощутил на собственном опыте проектирования и создания обучающих систем.
На основе проведенного анализа возможностей применения технологии автоматизированного управления в сфере управления процессом обучения необходимо сделать следующие выводы:
1. Третьим системозначимым в отношении системы обучения свойством ЭВМ является ее способность быть носителем концептуальной модели управления обучением, представленной в виде программного продукта, т.е. осуществлять выработку обучающего воздействия в соответствии с заданным алгоритмом решения дидактической задачи.
2. Ввиду отсутствия технологии обучения и недостаточного уровня развития информационной технологии компьютерные обучающие системы в настоящее время не могут рассматриваться в качестве автономного от обучающего средства управления учебной деятельностью обучаемого.
3. Перспективным подходом к разработке компьютерных обучающих систем и их применению в процессе обучения является их рассмотрение в качестве специфического технического средства обучения, способного автоматически реализовывать представленные в виде программного продукта процедуры управления учебной деятельностью обучаемого и оценки эффективности этого управления.
4. Автоматическое управление учебной деятельностью обучаемого, т.е. применение технологии автоматизированного управления по варианту управления технологическим процессом (см. рис. 1.2.9), возможно на отдельных этапах обучения на основе использования динамических моделей учебного объекта при условии полной формализации целей изучения этого объекта, процедур оценки степени их достижения и выработки обучающего воздействия.
5. Наиболее перспективным вариантом технологии управления обучением с позиции разработки технологии обучения является технология автоматизированного управления организационным процессом (см. рис. 1.2.10), т.к. она обеспечивает автоматическую фиксацию исходной дидактической ситуации и характера обучающего воздействия, а также оперативную обработку данных обучения в целях оценки его эффективности.
Приведенная на рис.1.2.11 принципиальная логическая схема обеспечивает реализацию как всех трех системозначимых свойств ЭВМ в отношении системы обучения, так и реализацию любого из рассмотренных выше вариантов технологии (ручной, ручной с обработкой данных на ЭВМ, автоматизированной, автоматической) управления обучением. Данное положение определяется тем, что предлагаемая на рис.1.2.11 система связей обеспечивает как ручное, так и автоматическое управление любым модулем (ЭВМ1, ЭВМ2, ЭВМ3) программного обеспечения ИВК. В свою очередь, вариативность характера управления этими модулями определяет вариативность технологии управления. В представленном виде логическая схема технологии автоматизированного управления в обучении обеспечивает не только функционирование системы обучения, но и решение задач разработки технологии обучения. Последнее положение определяется тем, что обучающий имеет возможность корректуры и развития моделей (связи ввода информации Iразв.), реализованных в модулях (ЭВМ1, ЭВМ2, ЭВМ3) программного обеспечения ИВК. Осуществляемая в данном виде реализация принципа открытости программного обеспечения дает возможность на основе оценки дидактической эффективности (информация Iвых) формировать рациональную последовательность обучающих воздействий на обучаемого, т.е. технологизировать процесс обучения. Как известно, оценка дидактической эффективности того или иного воздействия на обучаемого может быть выявлена только в результате педагогического эксперимента, т.е. специальным образом организованного процесса обучения, в котором оцениваемое воздействие в факторном пространстве параметров исследуемого процесса является варьируемым фактором. Процесс разработки технологии обучения строится на оценке дидактической эффективности используемого в целях управления обучением воздействия на обучаемого, т.е. разработка технологии обучения должна осуществляться в процессе проведения педагогического эксперимента. Но постановка столь необозримо длительного педагогического эксперимента явно невозможна. Это противоречие между необходимостью постоянной оценки дидактической эффективности обучающих воздействий и практической невозможностью специальной организации необозримо длительных педагогических экспериментов является третьим противоречием, препятствующим разработке дидактически эффективных автоматизированных обучающих систем.
В результате проведенного на основе известных в кибернетике технологий управления анализа возможных вариантов включения ЭВМ в систему обучения необходимо сделать следующие выводы:
1. Как техническое средство, способное обеспечивать рост эффективности обучения, ЭВМ в случае ее внедрения в систему обучения должна рассматриваться не иначе, как в качестве элемента этой системы или входящих в ее состав подсистем.
2. В отношении системы обучения ЭВМ обладает следующими системозначимыми свойствами:
2.1. Первое системозначимое свойство ЭВМ заключается в реализованной на основе возможности моделирования учебного объекта ее способности адекватно воспринимать действия обучаемого по управлению учебным объектом, и, как следствие этого, способности ЭВМ обеспечивать самостоятельные исследование учебного объекта обучаемым.
2.2. Второе системозначимое свойство ЭВМ заключается в ее способности воспринимать формализованную информацию о результатах действий обучаемого, оперативно ее обрабатывать и анализировать для оценки качества учебной деятельности обучаемого, а также дидактической эффективности управления обучением.
2.3. Третье системозначимое свойство ЭВМ заключается в ее способности быть носителем концептуальной модели управления обучением, представленной в виде программного продукта, т.е. осуществлять выработку обучающего воздействия в соответствии с заданным алгоритмом решения дидактической задачи.
3. Основными факторами, препятствующими внедрению ЭВМ в систему обучения и определяющими ее относительную несовместимость на элементном уровне, являются следующие противоречия:
3.1. Противоречие между необходимостью включения ЭВМ как мощного средства оперативной обработки информации в контур управления обучением и невозможностью это сделать виду отсутствия технологии процесса управления обучением.
3.2. Противоречия между возможностью разработки технологи обучения только на основе использования ЭВМ в качестве средства управления учебной деятельностью обучаемого и неполным соответствием технических характеристик современных аппаратных и программных средств ЭВМ уровню задач формализации положений педагогической науки и практики.
3.3. Противоречие между необходимостью постоянно производить в целях разработки технологии обучения оценку дидактической эффективности формализуемого обучающего воздействия и практической невозможностью организации столь длительных педагогических экспериментов.
4. Реализация системозначимых свойств ЭВМ обеспечивает следующие уровни адаптации системы управления обучением к учебной деятельности обучаемого:
– первое системозначимое свойство ЭВМ обеспечивает адаптацию учебного объекта к действиям обучаемого, т.е. изменение учебного объекта в соответствии с изменением тех параметров его модели, которыми управляет обучаемый;
– второе и третье системозначимые свойства ЭВМ обеспечивают три уровня адаптации учебного объекта к качеству действий обучаемого:
1) изменение неуправляемых обучаемым параметров предъявленной ему модели учебного объекта;
2) изменение вида модели предъявленного обучаемому учебного объекта;
3) изменение самого учебного объекта, предъявленного обучаемому.
5. Ввиду отсутствия технологии обучения, недостаточного уровня развития информационной технологии, а также необходимости обеспечения воспитательного эффекта обучения ЭВМ не может рассматриваться в качестве автономного от обучающего средства управления учебной деятельностью обучаемых.
6. Перспективным подходом к внедрению ЭВМ в систему обучения является рассмотрение ЭВМ в качестве специфического технического средства обучения, способного автоматически реализовывать представленные в виде программного продукта процедуры управления обучением и оценки эффективности этого управления.
1.2.4. Система автоматизированного обучения и ее основные требования к компьютерной обучающей системеВнедрение ЭВМ в систему обучения в корне изменяет структурную схему этой системы, системоопределенные функции ее элементов, а также интегративные свойства самой системы обучения. На основе трех основных системозначимых свойств ЭВМ в отношении системы обучения, сформулированных и обоснованных в разделе 1.2.3, определим, какой вид приобретает структура системы обучения в результате внедрения в ее состав ЭВМ. Реализуя в этих целях подход В.И.Николаева к формированию структуры систем с учетом основных характеристик системы обучения (см. раздел 1.2.2), а также результатов анализа системозначимых свойств ЭВМ и возможностей их использования для целей управления обучением, определим системозначимые контактные способности "обучающего", "обучаемого» и ЭВМ в отношении процесса обучения. При этом раздельно отметим реализуемость этих способностей в отношении источников и потребителей информации, а также вида информации (формализованная, неформализованная). Под формализованной информацией будем понимать информацию, обработка которой в целях решения задач управления обучением возможна средствами специального программного обеспечения.
Контактные способности "обучаемого» абсолютно идентичны рассмотренным при анализе системы обучения (см.рис.1.2.1):
1. Способность воспринимать формализованную (внешний пассивный контакт ПфО1, внутренний активный контакт АфО2) и неформализованную (внешний пассивный контакт ПнО1, внутренний активный контакт АнО2) информацию об УО.
2. Способность представить формализованную (внешний активный контакт АфО1, внутренний пассивный контакт ПфО2) и неформализованную (внешний активный контакт АнО1, внутренний пассивный контакт ПнО2) информацию о результатах и процессе манипулирования УО соответственно ЭВМ и обучающему.
3. Способность смыслового анализа воспринятой информации об УО и выработки способов его преобразования с последующей реализацией (внутренние активные контакты АфО3, АнО3).
4. Способность усвоения выработанного способа преобразования учебного объекта как стандартного в аналогичной ситуации (внутренние активные контакты АфО4, АнО4).
Контактные способности "обучающего":
1. Способность представить непосредственно обучаемому или через монитор ЭВМ неформализованную информацию об учебном объекте в необходимом для ее усвоения виде (внутренний пассивный контакт ПнР2, внешний активный контакт АнР1).
2. Способность воспринять непосредственно от обучаемого или через монитор ЭВМ неформализованную (внешний пассивный контакт ПнР1, внутренний активный контакт АнР2) информацию о результатах и процессе манипулирования учебным объектом обучаемым.
3. Способность воспринять от ЭВМ формализованную (внешний пассивный контакт ПфР1, внутренний активный контакт АфР2) информацию о результатах и процессе манипулирования учебным объектом обучаемым.
4. Способность сформулировать на основе воспринятой формализованной и неформализованной информации об учебной деятельности обучаемого дидактическую задачу, а на основе информации об эффективности управления учебной деятельностью обучаемого – задачу корректуры или развития формализованной концептуальной модели обучения (внутренние активные контакты АфР4, АнР4).
5. Способность определить в результате решения дидактической задачи необходимый вид обучающего воздействия и воспринять его для преобразования учебного объекта, а в результате решения задачи корректуры или развития формализованной концептуальной модели обучения – алгоритм выполнения определенной процедуры решения дидактической задачи (внутренние активные контакты АфР5, АнР5).
6. Способность внести корректуру в формализованную концептуальную модель управления обучением ЭВМ или выдать команду на выполнение определенной процедуры в целях представления учебного объекта в необходимом для обучаемого виде (внешний активный контакт АфР1, внутренний пассивный контакт ПфР2).
Контактные способности ЭВМ:
1. Способность воспринимать (внешний пассивный контакт ПнЭ1) и отображать на мониторе (внешний активный контакт АнЭ1) неформализованную в специальном программном обеспечении (СПО), но формализованную в общем программном обеспечении (ОПО) информацию, полученную от обучающего или обучаемого.
2. Способность на основе определенной процедуры и модели учебного объекта сформировать и выдать обучаемому формализованную информацию об учебном объекте в необходимом для ее усвоения виде (внешний активный контакт АфЭ1, внутренний пассивный контакт ПфЭ2).
3. Способность воспринимать от обучаемого формализованную информацию о результатах и процессе манипулирования УО (внешний пассивный контакт ПфЭ1, внутренний активный контакт АфЭ2).
4. Способность на основе определенной формальной процедуры и формализованных данных об учебной деятельности обучаемого сформулировать дидактическую ситуацию (внутренний активный контакт АфЭ4).
5. Способность на основе определенной формальной процедуры и формализованной формулировки дидактической ситуации выработать необходимый вид обучающего воздействия на обучаемого (внутренний активный контакт АфЭ5).
6. Способность выдать обучающему формализованную информацию о результатах и процессе манипулирования учебным объектом обучаемым, а также формализованную информацию анализа эффективности процесса обучения (внешний активный контакт АфЭ3).
7. Способность воспринять команды обучающего на выполнение процедуры, входящей в состав формализованной концептуальной модели обучения, а также процедур по внесению корректуры в эту модель (внешний пассивный контакт ПфЭ3).
В момент образования системы в результате замыкания соответствующих контактов определенным оператором актуализируются связи системы, показанные на рис.1.2.13.
Рис. 1.2.13. Формирование системообразующих связей и структуры системы автоматизированного обучения на основе реализации контактных способностей ее элементов
На данной схеме внутрисистемные связи элементов системы посредством оператора замыкания заменены на эквивалентную системозначимую в рамках системы связь. У обучающего цепочка внутрисистемных связей АнР2 АнР4, АнР4 АнР5, АнР5 ПнР2 заменена на эквивалентную связь АнР2 ПнР2, а АфР2 АфР4, АфР4 АфР5, АфР5 ПфР2 – на АфР2 ПфР2.
Цепочки внутрисистемных связей обучаемого заменены: АнО2 АнО3, АнО3 АнО4, АнО4 ПнО2 – на АнО2 ПнО2; АфО2 АфО3, АфО3 АфО4, АфО4 ПфО2 – на АфО2 ПфО2. Соответственно последовательность внутрисистемных связей ЭВМ АфЭ2 АфЭ4, АфЭ4 АфЭ5, АфЭ5 ПфЭ2 – на АфЭ2 ПфЭ2.
Таким образом, в результате внедрения ЭВМ в состав системы обучения (см. рис. 1.2.1) происходит перераспределение системоопределенных функций между элементами системы обучения, а сама система приобретает вид, показанный на рис.1.2.13.
Цели функционирования полученной системы полностью совпадают с целями функционирования системы обучения, а сама она является результатом развития системы обучения на базе системозначимых свойств ЭВМ в отношении обучения.
Для обозначения полученной системы введем понятие системы автоматизированного обучения. Под термином "система автоматизированного обучения (САО)» будем понимать такую систему непосредственного взаимодействия обучающего и обучаемого, в которой основные или вспомогательные функции по управлению учебной деятельностью обучаемого полностью или частично реализуются аппаратно – программными средствами ЭВМ.
Данное понятие впервые введено автором настоящего исследования в 1985 году [99] под термином "автоматизированная система обучения". Однако, объективно существовавшая в научно-технической литературе в отношении сложных систем управления тенденция к исключению объекта управления из понятия "система управления» завершилась введением термина "автоматизированная система (АС)". ГОСТ 24.601-86 определяет автоматизированную систему как "систему, состоящую из взаимосвязанной совокупности подразделений организации (или коллектива специалистов) и комплекса средств автоматизации деятельности, реализующую автоматизированные функции по отдельным видам деятельности – исследованию, управлению, испытаниям и др., или по их сочетаниям» [3, C.5]. Таким образом, введенный ГОСТом термин закрепляет понятие АС только как управляющей системы. В свою очередь для выделения понятия "система управления» как совокупности управляющей системы (АС) и объекта управления Комитетом научно-технической терминологии АН РФ в области теории управления был рекомендован термин "система ручного (автоматического, автоматизированного, адаптивного и т.д.) управления» [133, С.24]. Именно в целях согласования терминологии с рекомендациями Комитета научно-технической терминологии АН РФ и требованиями ГОСТа вместо термина "автоматизированная система обучения» был введен термин "система автоматизированного обучения (САО)". Термин САО полностью соответствует рекомендованному термину "система автоматизированного управления» [133, С.24], а также четко определяет сферу применения указанных систем – сферу обучения, как область управления с целью повышения квалификационных характеристик объекта управления в отношении решаемых им задач.
Под термином "автоматизированная обучающая система» (АОС) будем понимать обучающую подсистему САО, включающую в себя обучающего и компьютерную обучающую систему (КОС). Под термином "компьютерная обучающая система (КОС)» будем понимать элемент автоматизированной обучающей системы, включающий аппаратные и программные средства ЭВМ и осуществляющий автоматическую реализацию функций по управлению учебной деятельностью обучаемого и отображению обучающей информации посредством программной реализации соответствующих алгоритмов управления.
Основным предназначением АОС в рамках САО является управление учебной деятельностью обучаемого, т.е. осуществление функций управляющего объекта. Для обозначения такого класса объектов, как указывалось выше, ГОСТом определен термин "автоматизированная система» [3, С.5]. Данный термин охватывает все виды объектов, реализующих автоматизированные функции по любым видам человеческой деятельности (исследования, проектирование, управление и т.д.). Для подкласса АС, осуществляющих функции управления, Комитетом по научно-технической терминологии АН РФ по проблемам управления рекомендован термин "автоматизированная система, управляющая (АСУ)", обозначающий "управляющую систему, часть функций которой, главным образом функцию принятия решений, выполняет человек – оператор» [133, С.23]. При принятой трактовке обучения как управления учебной деятельностью обучаемого термин "автоматизированная обучающая система» в сфере обучения объективно и формально соответствует термину "автоматизированная система, управляющая". При этом авторы рекомендаций отмечают, что использовали термин "автоматизированная система, управляющая» вместо термина "автоматизированная управляющая система» с целью "сохранить широко распространенную аббревиатуру АСУ» [133, С.54], ранее формально обозначавшую "автоматизированные системы управления", а фактически применявшуюся для обозначения управляющих систем. Поэтому термин "автоматизированная обучающая система (АОС)» объективно является более правильным, чем его аналог "автоматизированная система, управляющая (АСУ)".
В указанном выше понимании термин АОС наиболее полно соответствует своему предназначению и структуре САО:
– он указывает, что АОС есть "управляющий объект, представляющий собой систему, подсистемы которой предназначены для выполнения отдельных функций управляющего объекта» [133, C.23];
– он указывает, что АОС как управляющая система реализует автоматизированное управление учебной деятельностью обучаемого, т.е. "управление, представляющее собой сочетание ручного и автоматического управлений» [133, C.19];
– он указывает, что АОС как управляющая система, реализующая автоматизированное управление (синтез ручного и автоматического управления) должна включать в свой состав обучающего в качестве "человека, выполняющего одну или несколько функций управляющего объекта» [133, C.23], а также ЭВМ в качестве "управляющего устройства, осуществляющего автоматическое управление посредством программной реализации алгоритмов управления» [133, C.23].
К сожалению, в рекомендациях по терминологии теории управления [101] для обозначения управляющих объектов, осуществляющих автоматическое управление посредством программной реализации алгоритмов управления, приведен единственный, практически не используемый термин – "контроллер» [133, C.23]. Данный термин явно не отражает масштабов и сложности задач, возлагаемых на ЭВМ в АСУ. Хотя авторы указанных рекомендаций, определяя состав управляющей системы, включают в нее подсистемы сбора, измерения и обработки информации, принятия решения, диагностирования, контроля и т.д., однако, иного термина, определяющего управляющее устройство, осуществляющее автоматическое управление, не приводят. Введенный же в ГОСТ 24.104-85 термин "комплекс средств автоматизации (КСА)", который обозначает "поставляемую совокупность взаимосогласованных комплексов технических и программных средств (изделий), разработанную и изготовленную как продукция производственно-технического назначения» [2, С.20], по своему смыслу не отражает функционального предназначения указанных технических и программных средств как компонентов АСУ. Следствием этого является наметившаяся в научно-технической литературе тенденция к исключению человека-оператора из понятия "автоматизированная система, управляющая (АСУ)". Идет процесс сужения понятия АСУ, уже фактически приведший к полному исключению из него понятия "объект управления", что и констатируют авторы рекомендаций [133, C.53]. Аналогичный процесс происходит и в психолого-педагогической литературе [42, 73, 75, 145], где авторы под термином "автоматизированная обучающая система» понимают только аппаратно-программные средства ЭВМ, управляющие учебной деятельностью обучаемого. Деятельность обучающего (преподавателя, инструктора) практически вообще исключается из рассмотрения. В связи с вышеуказанным для единого обозначения комплекса аппаратно-программных средств ЭВМ как управляющего устройства, осуществляющего автоматическое управление учебной деятельностью обучаемого, и предлагается термин "компьютерная обучающая система (КОС)".
Представленная на рис.1.2.13 схема формирования связей в САО в момент ее образования полностью соответствует требованиям, сформулированным в подходе В.И.Николаева к формированию систем. Она отражает весь комплекс системоопределенных связей, которые могут быть реализованы в конкретной САО в различных вариантах. На основе схемы формирования связей в САО разработаны структурная схема и соответствующая ей диаграмма ориентированного графа САО, представленные на рис.1.2.14.
Рис.1.2.14. Структурная схема и диаграмма ориентированного графа системы автоматизированного обучения
Рассмотрим специфические особенности САО как системы обучения. Особенно наглядно они видны на диаграмме ориентированного графа САО. В структуру САО входят три элемента: обучающий (Р), обучаемый (О) и ЭВМ (Э). Представленные на диаграмме графа САО связи этих элементов разделены по признаку формализованности в программном обеспечении ЭВМ информации, передаваемой по этим каналам связи. ЭВМ реализует свои системоопределенные функции и как элемент системы управления обучением, и как элемент системы отображения учебной информации. Формализованная информация передается через ЭВМ, неформализованная информация может передаваться как непосредственно от обучающего к обучаемому и наоборот, так и через ЭВМ. В последнем случае ЭВМ используется только как средство отображения учебной информации.
Из анализа структуры диаграммы графа САО следует, что на ее основе могут быть реализованы как три основные технологии управления, известные в кибернетике, так и все многообразие сочетания принципов этих технологий. Это значит, что представленная на рис.1.2.14 структурная схема и диаграмма ориентированного графа САО определяют ее в наиболее общем виде и могут служить базовой основой для проектирования и разработки любой САО.
В рамках структуры САО, образованной тремя элементами (Р, О, э) и их связями, ярко выделяются три компонента, чья структура полностью идентична структуре системы обучения (см. рис.1.2.14):
– система 1, образованная элементами Р, О (обучающий и обучаемый) и каналами связи неформализованной информации между ними;
– система 2, образованная элементами Э, О (ЭВМ и обучаемый) и каналами связи формализованной информации между ними;
– система 3, образованная элементами Р, Э (обучающий и ЭВМ) и каналами связи формализованной информации между ними.
Системы 1 и 2 отражают два крайних состояния САО, когда ее обучающая подсистема на верхнем или нижнем уровне своего развития вырождается в один элемент:
– система 1 – концептуальная модель управления учебной деятельностью обучаемого полностью не формализована; процесс обучения не технологизирован ни на одном его этапе; обучающий является единственным носителем концептуальной модели управления учебной деятельностью обучаемого; ручная технология управления.
– система 2 – концептуальная модель управления учебной деятельностью обучаемого полностью формализована и адекватно отражает все психологические аспекты деятельности обучаемого; процесс обучения полностью технологизирован; ЭВМ является носителем концептуальной модели управления учебной деятельностью обучаемого, включающей в себя все знания в области педагогики и педагогической психологии, а также практический опыт обучения; технология автоматического управления.
Система 1 – это сегодняшний день современной педагогической науки и практики, система 2 – это недостижимый идеал их перспективного развития. Системоопределенные функции элементов этих систем были определены в разделе 1.2.2 с позиции системного подхода при анализе системы обучения (см. рис. 1.2.1):
– на обучающего (Р) в системе 1 и ЭВМ (Э) в системе 2 возлагаются все системоопределенные функции обучающей системы, различие состоит только в том, что в системе 2 все процессы обработки информации полностью формализованы, а в системе 1 – полностью неформализованы;
– функции обучаемого во всех системах полностью идентичны.
Система 3 (АОС) в рамках САО представляет собой обучающую подсистему. Ее внешние функции, т.е. функции обучающей системы как элементы системы обучения ясны, они были сформулированы при анализе системы обучения. К ним относятся:
– восприятие поступающей от обучаемого информации о процессе и результатах манипулирования учебным объектом (решения учебной задачи);
– анализ и оценка качества усвоения учебного объекта обучаемым;
– формулировка дидактической ситуации;
– решение дидактической задачи, определение вида обучающего воздействия;
– предоставление обучаемому учебного объекта в виде, наиболее полно обеспечивающем достижение целей обучения.
Вопрос распределения этих функций между элементами обучающей системы (Р, э) и является первым принципиальным вопросом, который должен быть решен в процессе проектирования САО. Необходимо отметить, что решение задачи распределения функций по управлению обучением между обучающим и ЭВМ производится уже не в рамках САО, а только в рамках структуры обучающей подсистемы (АОС). При этом, каким бы ни было распределение этих функций между элементами (Р, э) обучающей подсистемы, ее внешние функции, т.е. функции обучающей системы как элемента системы обучения, должны полностью выполняться.
В результате решения задачи распределения функций по управлению обучением между обучающим и ЭВМ определяется структура конкретной САО в отношении решения задач ее функционирования, другими словами, в отношении задач управления учебной деятельностью обучаемого. Однако, задачами функционирования не исчерпывается комплекс задач обучающей системы. Вторым видом задач, которые наряду с задачами функционирования, должны решаться в рамках обучающей системы, являются задачи ее развития.
Как отмечалось выше, структура обучающей системы (система 3) полностью идентична структуре системы обучения. В рамках этой структуры обучающий и ЭВМ также имеют свои системоопределенные функции – это функции развития обучающей системы. Таким образом, обучающая система как система обучения есть система такого взаимодействия обучающего и ЭВМ, целью которого является корректура и развитие формализованной концептуальной модели управления учебной деятельностью обучаемого, а, другими словами, – разработка технологии обучения. В рамках обучающей системы системоопределенные свойства и функции обучающего и ЭВМ в отношении решения задач развития, в общем случае, можно сформулировать следующим образом:
– функции обучающего состоят в корректуре и развитии формализованной концептуальной модели управления обучениям ЭВМ на основе данных анализа эффективности процесса обучения, предоставляемых ЭВМ (индуктивные выводы), а также информации внешней среды (дедуктивные выводы);
– функции ЭВМ состоят в формализованном анализе результатов обучения.
Таким образом, САО представляет собой трехуровневую систему управления:
1. Первый (низший) уровень: орган управления – обучаемый, объект управления – учебный объект, т.е. специальным образом сформированная среда учебной деятельности.
2. Второй (основной) уровень: орган управления – АОС (обучающий и КОС), объект управления – учебная деятельность обучаемого.
3. Третий (высший) уровень: орган управления – обучающий, объект управления – КОС (ЭВМ).
Специфическими особенностями САО как иерархической структуры управления в сравнении с аналогичными производственными системами управления являются:
1. Принципиальная невозможность технологизации процесса управления на низшем уровне.
2. Непосредственная оценка качества функционирования квалификацией органа управления (обучаемого), а не количеством и качеством произведенного им продукта.
3. Необходимость технологизации управления нетехнологизированным процессом.
Приведенные выше специфические особенности САО нуждаются в определенных комментариях. При анализе системы обучения (см.рис.1.2.1) было отмечено, что для нее системоформирующим фактором являются цели изучения учебного объекта. Технологизация осуществляемого обучаемым процесса управления учебным объектом означает полное познание обучаемым этого объекта, т.е. достижение целей его изучения. В момент достижения этих целей обучаемым они перестают существовать как системоформирующий фактор, и система обучения разрушается. Значит момент технологизации процесса управления учебным объектом обучаемым есть момент разрушения системы обучения, т.е. процесс управления учебным объектом обучаемым технологизирован быть не может.
При анализе исходных представлений педагогики и педагогической психологии об обучении отмечалось, что целью обучения является присвоение обучаемым учебного объекта, а в терминах теории управления – достижение обучаемым определенных квалификационных характеристик в отношении управления этим объектом. Оценка качества функционирования любой системы определяется степенью достижения целей ее функционирования. Таким образом, качество обучения не может быть непосредственно оценено количеством учебных задач, выполненных обучаемым, и качеством их выполнения. И то, и другое – лишь опосредованные оценки квалификационных характеристик обучаемого.
Сложность разработки технологии обучения определяется неполнотой знаний обучающего о механизмах присвоения учебного объекта конкретным обучаемым. Мы не можем с полной определенностью априори предсказать результативность того или иного обучающего воздействия. Отсюда следует вывод, что технология обучения не может представлять собой строгую последовательность управляющих воздействий, так называемую "технологическую цепочку". Видимо смысл разработки технологии обучения состоит не столько в определении ее как последовательности обучающих воздействий, сколько в разработке ее как определенной последовательности действий обучающего по определению вида обучающего воздействия, адекватного потребностям обучаемого. Первая сторона технологии обучения, разработка априорно установленной последовательности основных обучающих воздействий, прежде всего ориентирована на массовое обучение и определяет лишь стратегию взаимодействия обучающего и обучаемых. Для разработки этого аспекта технологии обучения имеются серьезные теоретические проработки в области педагогики и педагогической психологии, а также богатый эмпирический опыт практики обучения. Вторая сторона разработки технологии обучения, которая должна определить последовательность действий обучающего по выбору наиболее эффективного обучающего воздействия на конкретного обучаемого в конкретной дидактической ситуации, непосредственно ориентирована на индивидуализацию обучения и определяет тактику взаимодействия обучающего и конкретного обучаемого. Этот аспект технологии обучения в педагогической литературе представлен явно недостаточно, а эмпирический опыт педагогов, занимающихся репетиторством, практически никогда не обобщался.
Как отмечалось выше, основной целью внедрения ЭВМ в структуру системы обучения и создания САО является повышение эффективности обучения. Достижение данной цели становится возможным, если КОС как элемент АОС обеспечивает усиление тех качеств системы обучения, ради которых она и создана, т.е. интегративных свойств системы обучения. Основное интегративное свойство системы обучения, как обосновано выше, заключается в ее способности целенаправленно изменять личность обучаемого. Это изменение личности обучаемого происходит в результате усвоения им новых знаний, умений и навыков, которые он приобретает в процессе собственной учебной деятельности. В свою очередь, учебная деятельность обучаемого является объектом управления обучающей системы, которая в САО представляет совокупность двух элементов – обучающего и КОС. Таким образом, усиление интегративного свойства САО, ее способности целенаправленно изменять личность обучаемого, может быть достигнуто только за счет повышения качества функционирования обучающей системы. Отсюда следует, что основные требования к КОС как к элементу САО, аналогично требованиям любой другой системы к ее элементу, в основном и прежде всего, находятся в области определения номенклатуры и качества реализации системоопределенных функций, возложенных на данный элемент, в нашем случае – на КОС. Номенклатура функций по управлению учебной деятельностью обучаемого, возлагаемых на КОС в конкретной АОС, может быть определена только в результате проекции конкретной технологии обучения на возможности аппаратно-программных средств конкретной ЭВМ, являющейся технической базой создаваемой КОС. Однако основные системные требования к КОС со стороны САО могут быть сформулированы безотносительно к конкретной номенклатуре функций по управлению обучением, возлагаемых на КОС. Данное утверждение следует из системного подхода к анализу САО, а конкретно из того положения, что усиление интегративных качеств системы может быть достигнуто только за счет повышения ее первых трех свойств: свойства целостности и членимости, свойства связи, свойства организации.
Исходя из задачи сохранения и усиления данных свойств САО как системы, необходимо выделить следующие системные требовани
