Юрков Н.К. Интеллектуальные компьютерные обучающие системы

Подождите немного. Документ загружается.

151

Авторизация

пользователя

Начало

Подключение

внешнего ОИ

Распределение

УИ на этапы

обучения

Этап обучения

Формирование

коммуникативной

среды этапа

Выбор

коммуникативной

стратегии

Завершение

работы

Конец

УИ

усвоена?

Да

Нет

Обучение

и контроль

Коррекция

коммуникативной

среды этапа

Рис. 28. Разработанный алгоритм методики управления обучением ИКОС

Таким образом, на этом этапе происходит адаптация канала

коммуникативной среды в соответствии с индивидуальными осо-

бенностями обучаемого.

3. Распределение учебной информации по этапам обучения.

Согласно принятой методологии последовательность тема-

тических блоков УИ зависит от их сложности, определяемой соот-

ношением декларативной и процедурной составляющих. Чем

больше процедурной части в тематическом блоке УИ, тем выше ее

сложность и тем дальше она расположена.

152

Каждому тематическому блоку УИ ставится в соответствие

свое основное СО:

 мультимедийные средства. Прежде всего, это методы и

технологии построения систем визуализации и обработки инфор-

мации – мультимедиа и гипертекста. Использование данных тех-

нологий позволяет изменить форму, количество и темпы предос-

тавления информации обучаемым;

 функциональные тренажеры. В качестве функционально-

го тренажера рассмотрено использование АЛК. Достоинством та-

кого процесса обучения является то, что АЛК используется не

только на стадии контроля полученных знаний, умений и навыков,

но и на стадии объяснения изучаемого материала;

 процедурные тренажеры. В качестве процедурного тре-

нажера использована САПР, так как именно она является генера-

тором информации для формирования навыков по управлению

сложными действиями (например, управление определенным тех-

нологическим процессом в штатных, нештатных или аварийных

ситуациях).

Таким образом, тематические блоки УИ выстраиваются в по-

следовательности, соответствующей принятой методологии –

мультимедийные средства, затем функциональные, а потом про-

цедурные тренажеры.

4. Формирование коммуникативной среды.

На этом этапе ИКОС приводит внешний вид ИИП в соответ-

ствие типу репрезентативной системы обучаемого, а УИ – к виду,

соответствующему физиологическим особенностям восприятия

цветов и форм обучаемого. Кроме того, определяется активное на

данном этапе СО, формируется кортеж параметров коммуникатив-

ной среды этапа.

5. Выбор коммуникативной стратегии.

На основе кортежа параметров коммуникативной среды на

каждом этапе обучения осуществляется выбор соответствующей

коммуникативной стратегии, которая представляет собой способ

коммуникации обучаемого и ИКОС, отражающий вид и особенности

их взаимодействия (информирующая, продуктивная и оценочная).

6. Обучение и текущий контроль.

На этом этапе оценивается эффективность обучения, что по-

зволяет принимать решение о целесообразности внесения коррек-

ции в управление обучением. Обучение ведется с помощью ин-

формирующей или продуктивной коммуникативной стратегии,

выбранной ранее на основе параметров коммуникативной среды.

153

Алгоритм информирующей стратегии основан на примене-

нии системы репродуктивного сообщающего обучения и предна-

значен для передачи теоретических знаний (доминирует деклара-

тивная составляющая) (рис. 29,а).

Знает?

Начало

Тематические

блоки этапа

Вывод УИ

тематического

блока

Промежуточный

контроль

Да Нет

Итоговый

контроль

Знает?

Да Нет

Переход на другой

этап

Конец

Начало

Тематические

блоки этапа

Смена стратегии

Решение

учебной задачи

Постановка

учебной задачи

Знает?

Промежуточный

контроль

Да Нет

Переход на другой

этап

Конец

а) б)

Рис. 29. Алгоритмы информирующей (а) и продуктивной (б)

коммуникативной стратегий

154

УИ, разделенная на тематические блоки, выводится последо-

вательно. После вывода одного тематического блока УИ прово-

дится промежуточный контроль, состоящий из несложных вопро-

сов, оценка не выставляется. По результатам промежуточного кон-

троля делается вывод о том, усвоена УИ или нет. Если не усвоена,

то продолжается обучение тому же тематическому блоку; если ус-

воена, то осуществляется переход к следующему тематическому

блоку УИ.

По завершении обучению всех тематических блоков этапа

проводится итоговый контроль с выставлением оценки за весь

этап. В случае неудовлетворительной оценки предлагается повто-

рить обучение, иначе переходим к следующему этапу обучения.

Алгоритм продуктивной стратегии основан на применении

системы проблемного обучения и предназначен для формирова-

ния навыков и умений (доминирует процедурная составляющая)

(рис. 29,б). Отличием данного алгоритма от предыдущего является

постановка проблемной задачи в начале обучения и самостоятель-

ное решение ее обучаемым. Если в результате промежуточного

контроля выясняется, что обучаемый не смог решить задачу, то

происходят смена стратегии обучения на информирующую и обу-

чение той УИ, знание которой подразумевает ее решение.

Таким образом, применение различных методик обучения на

разных этапах передачи знаний, формирования умений и навыков

позволит повысить эффективность всего процесса обучения в целом.

7. Коррекция коммуникативной среды.

Коррекция коммуникативной среды этапа проводится в два

этапа. Если применена коммуникативная стратегия обучения, то

ИКОС меняет ее на информирующую. Если изначально применена

информирующая стратегия обучения, то ИКОС переходит ко второ-

му этапу – предлагает изменить параметры канала коммуникации

(вариант оформления ИИП, соответствующий типу репрезентатив-

ной системы, и вариант передачи УИ, соответствующий физиологи-

ческим особенностям восприятия цветов и форм обучаемого).

8. Завершение работы.

Прервать обучение можно в любой момент, при этом необ-

ходимо сохранить следующие используемые параметры обучения:

 вариант оформления ИИП;

 вариант передачи УИ;

 уровень текущих знаний.

155

Выполнение сохранения параметров обучения позволит на-

чать следующий сеанс обучения с того же места.

Таким образом, разработанная структурная модель интеллек-

туальной системы управления обучением реализует следующие

функции:

 распределение последовательности тематических блоков

УИ по этапам процесса обучения согласно принятой методологии;

 организация процесса обучения с применением коммуни-

кативной обучающей стратегии, соответствующей особенностям

предметной области обучения.

Схема процесса обучения состоит из последовательности те-

матических блоков УИ и контроля. В случае отсутствия результатов

предварительного контроля и успешного прохождения обучения на

каждом этапе (нет возвращения к уже изученному материалу) схема

последовательности организации процесса обучения является пол-

ной и не нуждается в корректировке. Полная схема последователь-

ности процесса обучения, показанная на рис. 30, содержит все пять

этапов передачи профессиональных знаний, формирования навыков

и умений. Первый этап предназначен для создания мотивации, це-

леполагания и общей ориентировки обучаемого в предметной об-

ласти, поэтому контроль на этом этапе не применен.

1 2

К 4

Рис. 30. Полная схема последовательности

организации процесса обучения

При выявлении имеющихся некоторых базовых знаний на

этапе прохождения предварительного контроля или обнаружении

неполноты знаний, умений, навыков (особенно важно на четвер-

том и пятом этапах – формирование умений применить знания и

навыки) во время обучения схема последовательности процесса

обучения соответствующим образом корректируется (рис. 31).

5 К

Рис. 31. Возможный вариант схемы организации процесса обучения

156

Такое сокращение этапов процесса обучения позволяет

уменьшить время процесса обучения, кроме того, своевременная

подача нового учебного материала (без ненужных повторений)

обеспечивает поддержку активности и познавательного интереса

обучаемого.

Таким образом, разработанная методика управления ИКОС,

соответствующая предложенной структурной модели интеллекту-

альной системы управления ИКОС, позволяет повысить эффек-

тивность ее работы на каждом этапе обучения.

3.5. Контроль знаний обучаемого

Эффективность управления процессом обучения в значи-

тельной мере зависит от качества организации процесса контроля

знаний, так как именно с его помощью вводится соответствующая

коррекция процесса стратегии управления обучением.

Вне зависимости от вида контроля знаний (предварительный,

текущий, итоговый) методики организации компьютерного кон-

троля знаний делятся на три класса [52]:

 неадаптивные;

 частично адаптивные;

 полностью адаптивные.

Общим для всех неадаптивных методик является то, что кон-

трольные вопросы формируются заранее, это позволяет выдавать

задания двумя способами: по одному или списком. В последнем

случае студент сам может выбрать последовательность выполне-

ния заданий. Недостатком неадаптивных методик является отсут-

ствие использования информации о МО и МПО.

Частично адаптивные методики во время формирования на-

бора контрольных вопросов предполагают использование инфор-

мации о МО и/или МПО, т.е. в методиках данной группы признаки

адаптации присутствуют.

Адаптивное обучение и адаптивный тестовый контроль в

своем единстве представляют собой современный компьютерный

вариант реализации принципа индивидуализации обучения. Адап-

тивное обучение позволяет:

 использовать оценки, полученные при предварительном

адаптивном тестовом контроле для выбора исходных тематических

блоков учебной информации, с которой начинается адаптивное

обучение;

157

 открыть возможности свободного выбора траектории обу-

чения, обеспечивая выдачу учебного материала на оптимальном

уровне сложности, так как легкие материалы не обладают замет-

ным развивающим потенциалом, а трудные задания снижают

учебную мотивацию обучаемых;

 обеспечить передачу знаний, формирование умений и на-

выков без пробелов, получая требуемую структуру и желаемый

уровень знаний, умений, навыков.

Целесообразность адаптивного контроля вытекает из сооб-

ражений рационализации традиционного процесса тестирования,

где всем обучаемым дается одинаковый набор заданий. Нет необ-

ходимости давать легкие задания обучаемому с высоким уровнем

знаний из-за высокой вероятности их правильного решения. Из-за

высокой вероятности неправильного решения нет смысла давать

трудные задания слабому обучаемому. Использование заданий,

соответствующих уровню подготовленности, существенно повы-

шает точность измерений и минимизирует время индивидуального

тестирования.

В настоящее время существуют три варианта проведения

адаптивного тестирования [53]:

1) пирамидальное тестирование – обучаемому дается задание

средней сложности, затем в зависимости от правильности ответа

дается задание легче или сложнее. На каждом шаге применяется

правило деления шкалы сложности заданий пополам. Например,

если в тесте имеется двадцать одно упорядоченное по трудности

задание, тестирование начинается с одиннадцатого. Если обучае-

мый действовал правильно, ему предъявляется шестнадцатое зада-

ние и в случае успеха девятнадцатое. Аналогично, неподготовлен-

ный обучаемый после неудачи на одиннадцатом задании пробует

силы на шестом и далее по тому же принципу до момента стабили-

зации на близких по трудности заданиях;

2) Flexilevel – контроль начинается с любого уровня трудно-

сти, а потом происходит постепенное приближение к реальному

уровню подготовленности;

3) Stradaptive – тестирование проводится на основе базы

сложности заданий, где все задания предварительно разделены на

уровни сложности. После верного выполнения следующее задание

берется из более высокого уровня трудности, после неверного –

наоборот. Это требует предварительного определения трудности

всех заданий.

158

Адаптивный контроль позволяет рационализировать тради-

ционное тестирование. В рамках адаптивного контроля эффек-

тивно выбираются и используются те задания, которые соответст-

вуют уровню подготовленности обучаемого, что позволяет суще-

ственно повысить точность измерений и минимизировать время

тестирования.

С точки зрения порядка прохождения тестовых заданий су-

ществуют два подхода к созданию адаптивных тестов. Во-первых,

существуют адаптивные тесты с постоянной адаптацией (детерми-

нированно ветвящейся), когда принятие решения об изменении

порядка следования тестовых вопросов производится на каждом

шаге тестирования (рис. 32).

Номер

вопроса

1 2

3 4

6 7 8

О О

В В

Рис. 32. Схема следования заданий при постоянной адаптации

(О – ошибочный ответ; В – верный ответ)

Во-вторых, существуют адаптивные тесты с блочной адапта-

цией (варьирующей ветвящейся стратегией), когда принятие ре-

шения об изменении порядка следования заданий осуществляется

после анализа результатов обработки некоторого специального

блока заданий (рис. 33).

Номер

вопроса

1 2

3 4 5 6 7 8

Рис. 33. Схема следования заданий при блочной адаптации

(О – ошибочный ответ; В – верный ответ)

Учебная информация предметной области обучения пред-

ставленной ИКОС хранится в виде тематических блоков. Переход

159

от одного блока к другому возможен только после полного усвое-

ния содержащейся в нем УИ. Поэтому принято решение разрабо-

тать методику контроля обучаемого на основе пирамидального

тестирования с блочной адаптацией.

В соответствии с принятой методологией процесс обучения со-

стоит из пяти этапов различной сложности. Первый этап предназна-

чен для создания мотивации, целеполагания и общей ориентировки

обучаемого в предметной области, поэтому контроль на этом этапе

не проводится. В силу того, что четвертый и пятый этапы использу-

ют одно и то же средство обучения, целесообразно присвоить их за-

даниям один уровень сложности. Поэтому тематические блоки УИ

по степени сложности разделены на три уровня (табл. 5).

Таблица 5

Соответствие уровней сложности учебной информации

средствам обучения этапов

Номер этапа

Название

этапа

Начальный

Ключевой

Матери-

альный

Речевой

Умст-

венный

Средства

обучения

Мультимедиа средства

Функции-

ональные

тренажеры

Процедурные

тренажеры

Уровни слож-

ности УИ

Актуальность адаптивности состоит не только в экономии

времени, но и в информационной безопасности. Чем меньше тес-

товых заданий и ситуаций предъявляется обучаемому, тем меньше

вероятность их многократного повторения.

Предложенная схема проведения пирамидального тестиро-

вания с блочной адаптацией представлена на рис. 34.

Номер

вопроса

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

В О

ТБУИ 1 ТБУИ 2

ТБУИ 3 ТБУИ 4

Рис. 34. Разработанная схема следования заданий

пирамидального тестирования с блочной адаптацией

(О – ошибочный ответ; В – верный ответ;

ТБУИ – тематический блок учебной информации)

160

Одним из ключевых вопросов при компьютерном адаптив-

ном тестировании является вопрос о том, когда следует прекратить

тестирование. При создании тестов время является одним из ос-

новных по значимости факторов, определяющих качество всей

системы тестирования и качество результатов, получаемых в про-

цессе тестирования.

При разработке и проведении тестов важным фактором явля-

ется время, так как одна из основных задач, заложенных в основу

создания тестов, – получение инструмента, способного быстро и

относительно точно оценивать уровень знаний обучаемого. К тому

же уменьшение или превышение оптимального времени снижает

качественные показатели теста [8, 9].

Некоторые разработчики стремятся включить в тест как можно

больше заданий. Такое положение диктуется двумя обстоятельства-

ми: чем больше количество заданий, тем более надежный результат.

С другой стороны, чем больше количество заданий, тем более про-

должительной и утомительной становится процедура тестирования.

Между результатами, которые может показать обучаемый, и

продолжительностью тестирования существует достаточно про-

стая связь. Время тестирования не может быть чрезмерно долгим.

Увеличение времени тестирования приводит к утомлению обучае-

мого, что в свою очередь снижает результаты тестирования.

Таким образом, необходимо найти оптимальное время, кото-

рое отражало бы баланс между временем выполнения теста (коли-

чеством заданий) и утомлением испытуемых.

На основе разделения тестовых заданий на три уровня слож-

ности, как было показано выше, разработан алгоритм пирамидаль-

ного тестирования с блочной адаптацией (рис. 35).

После первой пятерки заданий среднего уровня программа

сразу же подсчитывает процент правильных ответов. Если решены

4–5 заданий, то обучаемому предлагаются вопросы высокого

уровня сложности. Если решены только 1–3 задания, то программа

переводит испытуемого на низкий уровень сложности. На втором

этапе программа применяет подобную логику. В результате обу-

чаемому ставится в соответствие не оценка, а тот уровень знаний,

которому он соответствует.