Изучение математических дисциплин в компьютерной среде, страница 2

Так, овладение информацией и первыешаги в выработке понимания можно связывать с лекционной формой.Выработка понимания и умения решать типовые задачи предметапроисходит в основном на практических занятиях и лабораторных работах.Умение решать прикладные задачи данного предмета вырабатывается на курсовом проектировании. Дипломная работа представляет собой этап оформления модели знаний специалиста. Практическая работа позволяет получать опыт в области специальности.Пожалуй, лишь самостоятельная работа превращается в научноисследовательскую, покрывает все этапы процесса обучения — познания.1.1.5. Структура предметной области с точки зренияпроцесса обученияСфера профессиональной деятельности (предметная область)специалиста определяет содержание образования и учебного процесса, что закрепляется в квалификационных характеристиках и образовательных стандартах.

Поскольку обучение объективно связано сквантованием и глубокой структуризацией учебного материала, то содержание образования оказывается представимым иерархическойструктурой. Она выражается прежде всего учебным планом. Учебныйплан — это совокупность предметов и организационных форм учебного процесса, увязанных во времени.

Содержание предметов, в своюочередь, представляется иерархией тем. Последние также должнь!структурироваться.1.1.6. Процесс обучения как управляемый процессПри характеризации любого управляемого процесса формулируется цель управления. Здесь она выступает в виде цели обучения.Глобальная цель обучения определяется в квалификационных характеристиках и образовательных стандартах в виде требований к уровням знаний по циклам дисциплин. Глобальная цель на этапе составления программ дисциплин трансформируется в цели обучения каждому предмету и теме, а также выражается в требуемом уровне знаний.Структура рассматриваемого управляемого процесса уже приведена выше.

Его входом является содержание и модели требуемых знанийпредмета (предметов), а выходом — продуктом обучения — уровнизнания, формируемые в сознании обучаемого. Содержание и моделитребуемых знаний предмета формирует преподаватель.5Управляющим звеном, осуществляющим управление процессомобучения, является преподаватель (коллектив преподавателей). Управлением служат учебные задания, само управление производится попринципу обратной связи (рис. 1.2): учебные задания вырабатываютсяпреподавателем на основе сравнения модели требуемых знаний и модели текущих знаний обучаемого.

Модель текущих знаний обучаемогоформируется в сознании преподавателя на основе контроля результатов выполнения обучаемым учебных заданий путем сравнения их справильными результатами. Последние должны быть получены преподавателем по им же выработанному заданию.Таким образом, контроль есть способ оценки не только достигнутых знаний, но и способ организации обратных связей в процессе обучения, что является необходимым условием достижения цели обучения. Обратные связи адаптируют процесс обучения к уровню освоенияучебного материала, возвращая, когда это необходимо, обучаемого напредшествующие этапы обучения.Процесс обучения, как управляемый по принципу обратной связипроцесс, состоящий из операций, носит дуальный характер: в процессеобучения формируется не только его выход — знания обучаемого, нои реализация самого процесса обучения, которая в конечном итоге определяется предъявляемыми требованиями к знаниям обучаемого, ихначальным состоянием и способностями обучаемого.Алгоритмы управления обучением интерпретируются как алгоритмы выработки учебных заданий.

Они должны определяться объективными законами познания и используемыми технологиями, методологиями, методами, методиками, приемами обучения.1.2. Место компьютерной технологии в процессе обученияПроведенный выше анализ процесса обучения позволяет указатьвозможные функции компьютерных технологий.Вычислительные операции в рамках изучаемого предмета могутвыполняться с помощью следующих программных средств:— прикладных программ и пакетов прикладных программ;— диалоговых программ;— расчетно-логических систем;— проблемно-ориентированных калькуляторов.Эти средства целесообразно привлекать для проведения вычислительных операций или этапов вычислительных операций, содержаниекоторых не изучается в данный момент и которые являются рутиннымис точки зрения текущей цели обучения.

Применение этих средств делает доступным решение сложных задач в процессе обучения. Ввод/11уровень интеллектуальности этих средств обучения, по мере формализации методических приемов обучения. Предметное наполнение модулей составляют семантические модели, описывающие цели соответствующих этапов обучения, процедуры и средства их достижения, атакже тексты, являющиеся терминалами семантических моделей. Ясно, что предметное наполнение индивидуально для каждой дисциплины, однако, оболочка имеет универсальные средства для организациисемантических моделей и текстов (язык представления знаний).

Семантические модели совместно с алгоритмами используются для управления процессом обучения.Теперь можно обратиться к рис. 1.3, который раскрывает технологию функционирования наполненной универсальной оболочки — ККво взаимодействии с обучаемым и преподавателем. Эта система «Преподаватель — КК — Обучаемый» является системой управления процессом обучения. Объектом управления в ней служит информационный технологический процесс обучения, описанный выше и по этапамкоторого движется обучаемый под воздействием КК.

КК имеет управляющую часть данной человеко-машинной системы, которую исходяиз ее сущности, мы назвали лингвистическим роботом. Управляемымвыходом системы, который формирует лингвистический робот, является текущее состояние знаний обучаемого. Управление обучениемосуществляется с использованием принципа обратной связи, а именно:в роботе выдача заданий обучаемому, выполнение которых изменяеттекущее состояние его знаний, производится на основе сравнения моделей требуемых знаний с моделью текущего состояния знаний обучаемого.Последняя формируется алгоритмами контроля на основе восприятия результатов выполнения обучаемым учебных задании.

Модельтребуемых знаний (и терминальные тексты) формируются преподавателем на этапе подготовки курса (проекта КК) и вводятся в робот, который далее может функционировать в режиме самостоятельной работы обучаемого.Для построения модели требуемых знаний преподаватель долженпройти по всей технологической цепочке обучения, по которой далеебудет продвигаться обучаемый, пользуясь методическими указаниямипо технике построения семантических моделей.

В дальнейшем можетбыть создана система извлечения знаний преподавателя с целью построения семантических моделей.Преподаватель имеет возможность влиять на организацию процесса обучения и стимулировать самостоятельную работу студента,настраивая перед сеансом самостоятельной работы некоторые алго1415постановок задач, исходных данных и выдача результатов в этих программных средствах должны проводиться на ограниченном естественном языке или проблемно-ориентированном языке.Поиск учебной информации обучаемым при выполнении заданийможет осуществляться с помощью информационно-поисковых систем,в частности, учебного профиля.Рекомендации и разъяснения при выполнении заданий могут бытьполучены с помощью экспертных систем учебного назначения.Тестирование знаний и квалификации обучаемого и управлениепроцессом обучения может осуществляться:— диалоговыми обучающими программами;— компьютерными курсами или электронными учебниками, а более точно, их инвариантной частью — лингвистическими роботами.Эти средства, беря на себя роль учителя по управлению цроцессом обучения на его различных этапах, должны содержать моделитребуемых, текущих знаний обучаемого и т.д.

(см. рис.1.2), т.е. моделировать знания преподавателя. Моделирование знаний, алгоритмоввыработки учебных заданий, операций преподавателя по выполнениюзаданий — это проблемы искусственного интеллекта. Они становятсяболее актуальными, когда в обучающей системе отказываются от набора жестких заданий и переходят к параметрическому и тем болеесемантическому многообразию заданий. Заметим, что лингвистический робот с предметным наполнением, превратившись в компьютерный курс, выполняет роль информационно-поисковой, экспертной,расчетно-логической и тестирующей систем.Подготовка обучающих программ и компьютерных курсов осуществляется с помощью инструментальных средств: текстовых, графических редакторов и т.п.Практически все компьютерные учебные средства предназначеныдля самостоятельной работы обучаемого.1.3.