УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ УСВОЕНИЯ ЗНАНИЙ НА КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЯХ ОБЪЕКТОВ УЧЕБНЫХ ДИСЦИПЛИН

О.А.Полякова (stratum@pstu.ac.ru)
к.т.н., доцент кафедры Информационных технологий и автоматизированных систем ПГТУ
К.О.Мухин (km@stratum.ac.ru)
сотрудник Регионального центра информатизации ПГТУ
Пермский государственный технический университет, г. Пермь

В Пермском государственном техническом университете при обучении инженерным специальностям используются компьютерные модели изучаемых объектов.

Разработка начинается с того, что учебная дисциплина разбивается на отдельные темы, и формируются списки изучаемых объектов, корреспондирующих с содержанием каждой темы. Каждый объект в отдельности представляется моделью. Такие модели это сущности, способные к проявлению свойств, отраженных в ее записи. С помощью компьютерной среды моделирования свойства каждого объекта, представленного моделью, интерпретируются. Модели разных объектов имеют возможность взаимодействовать друг с другом. Результатом взаимодействия является поведение системы, собираемой из выбранных моделей.

Преобразуя условия, воздействуя на систему, комбинируя модели, будущий инженер в процессе этой работы может решать самые различные практические задачи и пытаться интерпретировать получаемые результаты моделирования. Неудачные результаты побуждают обучаемого снова менять состав и параметры проектируемой системы. При движении к цели происходит процесс обучения за счет получения квантов знаний, умений, навыков. Педагогу необходимо возглавить этот процесс, то есть установить цель движения, грамотно разбить сложный процесс движения к цели на этапы (декомпозиция на учебные задачи), выработать способ прохождения обучаемым каждого этапа (определить жанр обучающего фрагмента, установить баланс самостоятельности).

В процессе обучения педагог, используя технологию составления систем из моделей и типовые шаблоны, определяющие жанр обучающего фрагмента, средствами среды моделирования может за счет изменения условий, гипотез, входных данных управлять постановкой задач, предполагаемых для решения на модели. Правильно расставляя акценты, дозируя свободу действий в списке управляющих переменных модели, педагог формирует учебную задачу, подводя студента к требуемому выводу. Таким образом, педагог с помощью такой технологии может целенаправленно и достоверно влиять на усвоение материала.

Целенаправленный выбор из хранящихся на сервере ВУЗа моделей и сборка их в системы и задачи помогает педагогу активно формировать образовательную траекторию для учебной группы и даже для отдельного студента.

Чем на более крупные шаги разбит этот процесс, тем сложнее представляется задача обучения для студента, тем больше она требует от него самостоятельности, тем более творческими являются его действия. Чем мельче шаги, тем более регламентированы действия обучаемого.

В своей педагогической деятельности преподаватели часто используют различные учебные жанры - демонстрации, тренажеры, репетиторы, лабораторные работы, тесты, упражнения, задачи, курсовые работы. Каждый жанр, имея, по сути, неизменную модель в своей основе, требует только изменения интерфейса доступа к модели, как входного (управление), так и выходного (наблюдение). Фактически модель каждый раз "одевается" в соответствующую стандартную оболочку (шаблон) сообразно используемому жанру.

Упорядочение жанров (по силе воздействия, по этапам процесса обучения, по их свободе и гибкости) и обучение педагогов основам педагогического проектирования позволяет целенаправить процесс обучения и резко повысить его эффективность. Информационная технология, таким образом, порождает возможность формирования современной педагогической технологии.

Стандарт дисциплины, заказанный обществом институту образования, раскладывается на умения и навыки, и далее транслируется в соответствующие упражнения, проектируемые педагогом по данной технологии.

Естественным выглядит в такой технологии процесс мониторинга знаний каждого обучаемого. В зависимости от предлагаемых ему задач, каждая из которых обусловлена содержанием изучаемого в данный момент материала, определяется, какой участок на схеме дисциплины им освоен (окрашивается определенным цветом). Достаточно одного взгляда на карту дисциплины, чтобы понять объем освоенного материала, обнаружить проблемные места, выдать рекомендации, наметить план дальнейших действий, синтезировать управление образовательной траекторией.

По характеру статистических распределений (объединение и пересечение цветовых пятен групп обучаемых на карте дисциплины) можно оценить удачные и неудачные действия педагога, скорректировать содержание курса и способы воздействия на обучаемых.

Качество обучения (компетенция) оценивается отдельным показателем, отражающим длину цепочек на карте дисциплины, от входных данных до ответа, с которыми может справиться обучаемый. Он отражает способность обучаемого правильно и уверенно действовать в нестандартных ситуациях, в ситуациях с множественным выбором, многошаговых задачах, при решении проблем с высоким уровнем свободы, без подсказок. Наличие выбранных им во время прохождения цепочки подсказок, характеризует его самооценку.

Таким образом, предлагается система мониторинга и управления процессом обучения, реализованная на синтезе современных педагогических и информационных технологий. Предлагается применить к процессу обучения понятие технологии, что гарантирует при выполнении заранее описанных условий достижение цели обучения.