Информатизация инженерного образования (выпуск 1)

Г л а в а 10. Проектирование электронных учебно-методических комплексов

343

Ч А С Т Ь 3. ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

$%&'() *+,(-' %. /%&.* + 0( %&

Рис. 10.14. Экзистенциальные свойства личности

общеразвивающие предметы. Для обеспечения информационного содержания каждого предмета создана методика его детализированного анализа. В основе методики лежат:

•построение логической структуры учебного предмета;

•выявление единицы содержания обучения — учебного элемента (УЭ);

•введение понятия «ступень абстракции» в описании УЭ в учебном предмете.

10.2.4. Логическая структура и учебный элемент

Логическая структура — это граф понятий и связей между ними. Строится он

ввиде опрокинутого кроной вниз дерева. Рассмотрим его на примере логической структуры математической науки (рис. 10.15).

Вкорне графа расположен исходный объект классификации (1. Математика), далее идут составные части исходного объекта, выделенные по определенному признаку (2; 3; 4; 5 — разделы математики). Каждая часть разделяется на подразделы (6; 7; 8 — подразделы разд. 2).

Число ступеней (порядков) графа зависит от требуемой подробности классификации, а выбор признаков — от целей классификации. Каждый объект классификации при необходимости его подробного рассмотрения может быть представлен

ввиде самостоятельного графа (рис. 10.16).

Поскольку в учебных заведениях науки никогда не изучаются в полном объеме, то всегда учебная программа по предмету — это некоторое ограниченное по тем или иным соображениям число объектов изучаемой науки.

Объекты науки, отобранные для изучения и названные учебными элементами, представляют собой элементарные частицы учебного материала, каждая из которых является предметом, процессом или методом деятельности. На рис. 10.16 можно видеть все разновидности УЭ: предметы или объекты; явления или процессы; методы деятельности.

344

Гл а в а 10. Проектирование электронных учебно-методических комплексов

%

Рис. 10.16. Логическая структура предмета «Арифметика»

345

Ч А С Т Ь 3. ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

Спомощью таких графов легче решать вопросы отбора УЭ из логической структуры соответствующей науки, ликвидировать дублирование их в разных предметах, устанавливать межпредметные связи.

Граф учебного предмета показывает число изучаемых учебных элементов и связи между ними, что важно для анализа посильности усвоения учебного предмета по его объему. Соотношение графов науки и соответствующего учебного предмета очень полезно преподавателям, ведущим занятия по данному предмету.

10.2.5.Ступени абстракции описания учебных элементов

Учебная информация различается в зависимости от глубины научного проникновения в сущность УЭ. Упрощение реальных свойств объектов в целях выделения существенных для их изучения свойств и качеств — это некая абстракция. Возможны четыре ступени абстракции в описании УЭ.

Ступень 1 — феноменологическая — это внешнее описание УЭ на естественном языке (описательное изложение).

Ступень 2 — качественная теория, предоставляющая возможность предсказаний; используется специфический язык науки с терминологией и символикой. На этой ступени абстракции все еще находятся многие так называемые гуманитарные и социальные науки, в том числе педагогика и психология.

Ступень 3 — количественная теория, которая создает математическую модель объекта науки и обеспечивает наиболее полное знание закономерностей его поведения. Прогнозируется будущее поведение и состояние объекта. Применение управляющих воздействий изменяет их в требуемом направлении.

Ступень 4 — аксиоматическая теория — высшая ступень развития науки в целом, учитывающая общность законов функционирования объектов, принадлежащих разным наукам (теории систем, биофизике, физической химии, кибернетике и др.).

Объективно любая наука и соответственно каждый учебный предмет могут быть изложены на любой ступени абстракции при условии, что они достигли ее в своем развитии. На каком языке излагать информацию о УЭ, т.е. на каком языке надо научить учащихся говорить, думать и мыслить, зависит от потребности учащегося в его будущей деятельности и доступности этого языка для него.

Для сравнения разных предметов по ступеням абстракции можно ввести коэффициент абстракции Kа = 1÷4 или относительный коэффициент абстракции

в зависимости от уровня развития соответствующей науки:

Kа. отн = Kа. пр/Kа. н,

где Kа. отн — относительный коэффициент абстракции данного учебного предмета; Kа. пр — ступень абстракции изложения предмета; Kа. н — ступень абстракции, достигнутая в соответствующей науке.

10.2.6. Уровни усвоения знаний, умений, навыков

По сути дела обучение — это процесс усвоения (овладения) знаний, умений, навыков на требуемом уровне за определенный период.

Под уровнем усвоения понимают степень мастерства овладения деятельностью, достигнутую учащимся в результате обучения. Параметр «уровень усвоения»,

346

Г л а в а 10. Проектирование электронных учебно-методических комплексов

обладая полной диагностичностью, позволяет точно задать цель изучения предмета и каждого учебного элемента, а также проверить с любой точностью и надежностью степень их усвоения учащимися (рис. 10.17).

При репродуктивном усвоении учащийся лишь воспроизводит ранее усвоенную информацию (с помощью речи или в уме) о методах деятельности и в практически неизменном виде применяет ее для выполнения типовых действий. Мастерство выполнения действий, в свою очередь, зависит от полноты усвоения. При продуктивном усвоении учащийся не только воспроизводит ранее усвоенную информацию и применяет ее в процессе деятельности, но и преобразует ее для использования в нестандартных (нетиповых) условиях.

Отличительная особенность человека (его сознания и мышления) состоит в том, что он может выполнять как репродуктивную, так и продуктивную деятельность при недостатке информации, приобретая ее по ходу действия из других источников.

Репродуктивная деятельность с подсказкой называется узнаванием. Это первый (начальный) уровень усвоения, его еще называют знакомством. Подсказкой является не только помощь другого человека, но и любая помощь извне, которую получает учащийся при использовании любого внешнего источника информации о правилах деятельности (справочник, инструкция, учебник, наставник, инструктор и др.).

Рис. 10.17. Уровни усвоения деятельности

347

Ч А С Т Ь 3. ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

Следующий уровень усвоения деятельности — это репродуктивная деятельность по памяти, когда все необходимые правила действия воспроизводятся учащимся самостоятельно, поскольку они надежно закреплены в его долговременной памяти. Это второй уровень усвоения и второй уровень возможного мастерства выполнения последовательности действий. На этом уровне учащийся без помощи извне (подсказки) воспроизводит ранее усвоенную информацию и решает типовые задачи, выполняя самостоятельно необходимые действия.

Третьим уровнем усвоения является такое усвоение информации учащимся, при котором он достигает умения применять ее в нестандартных ситуациях и при решении нетиповых задач. При этом учащийся изменяет (преобразовывает) исходные условия задачи, чтобы свести их к ранее изученным типовым методам решения. Эта деятельность названа эвристической, как и уровень усвоения. В процессе деятельности на этом уровне учащийся усваивает новую для себя информацию и обогащает свой опыт по отношению к тому опыту, которым он уже овладел на первом и втором уровнях. Это, однако, субъективно новая информация, т.е. новая только для учащегося, но хорошо известная в науке. Эвристическая деятельность требует от учащегося не только хорошего запоминания информации, но и развитых умений рассуждать и мыслить.

Высшим (четвертым) возможным уровнем усвоения является творческое усвоение информации о некоторой деятельности. На этом уровне учащийся демонстрирует умения осуществлять исследовательскую и изобретательскую деятельности, которые приносят человечеству так называемую объективно новую информацию, т.е. информацию, обогащающую существующую науку. Люди, способные заниматься творческой деятельностью, обладают ярко выраженной одаренностью к какой-либо ее разновидности: физике или литературе, шахматам или баскетболу, рисованию, пению или танцам. Такие ярко одаренные личности проявляются в виде творцов уже в раннем детстве, импровизируя в данном виде деятельности и успешно подражая мастерам. Творческая деятельность — это высший уровень развития человеческой способности к применению ранее усвоенной информации путем ее преобразования, совершенствования и создания ее логически развивающихся продолжений. Объективно наблюдаемые уровни усвоения как некоторые ступени развития мастерства человека в ходе его обучения и приобретения опыта работы показывают, что творческая деятельность — это логический результат подъема по ступенькам с первого по четвертый уровень. Этот подъем, возможный для любого человека, совершается только при условии специальной одаренности человека к овладению данным видом деятельности и образования, успешно развивающего его задатки. Уровни усвоения деятельности представлены в табл. 10.7.

Заметим, что рассмотренная классификация уровней усвоения деятельности послужила основой для многих других систем. Наибольшие расхождения наблюдаются в определениях четвертого уровня. Как уровень профессиональной деятельности человека четвертый уровень не вызывает сомнений, но если речь идет о работе в обучающей среде, то этот уровень почти никогда не достигается (да и цель такая не ставится). Реально проверить достижение этого уровня в обучающей среде невозможно. В таком случае необходимо уточнить, а возможно и разбить третий уровень усвоения деятельности в обучении на два подуровня.

348

Г л а в а 10. Проектирование электронных учебно-методических комплексов

При этом к третьему уровню можно отнести решение учащимся комплексных нетиповых задач, требующих анализа и приведения их к совокупности типовых, для которых существуют решения, усвоенные на втором уровне.

К четвертому уровню усвоения деятельности можно отнести продуктивную деятельность, требующую синтеза и оценки.

10.2.7. Оценка уровня усвоения, шкалы оценок

Уровень усвоения является диагностично заданным параметром, так как для него не только однозначно определено описание уровней, позволяющее четко разграничивать деятельность на одном уровне от деятельности на другом, но и точно заданы две другие операции диагностичного описания цели — измерение и оценка. Измерение уровня усвоения осуществляется путем введения понятия «существенная операция деятельности», под которым понимают все действия, выполняемые деятелем, ведущие к достижению цели деятельности. Так, если учащийся решает математическую задачу, состоящую из m математических действий, и при описании решения допускает грамматические ошибки, то эти ошибки считаются несущественными операциями его деятельности и в расчет успешности усвоения не принимаются. Число существенных операций в этом примере равно m. Если же учащийся совершает ошибки в математических действиях, то подсчитывается число правильно выполненных им существенных операций n, которое затем соотносится с общим числом существенных операций m, что дает представление о качестве усвоения. Отношение n к m называется коэффициентом усвоения: Kу = n/m.

Понятно, что 0 < Kу < 1 на любом уровне усвоения.

10.2.8.Автоматизация деятельности (формирование навыка)

Вряде случаев необходимо не только овладеть деятельностью на заданных ступенях абстракции и уровне усвоения, но и владеть ею так, чтобы можно было при необходимости включиться в деятельность «с места», не долго раздумывая, с чего начать и чем закончить ее. Параметром, характеризующим деятельность в этом отношении, является ее автоматизация. Наблюдая за людьми, осуществляющими одну и ту же деятельность (например, управление автомобилем), легко заметить,

349

Ч А С Т Ь 3. ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

что выполняют они последовательность действий с разной степенью легкости: одни — медленно и как бы с трудом, другие — быстро, красиво и играючи. И те, и другие уже овладели необходимым мастерством, но у первых действия еще не автоматизированы и навык еще не сформировался, тогда как у вторых это уже произошло. Чтобы судить о степени сформированности навыка и задаваться соответствующей целью, вводится параметр «автоматизация». Его наиболее простое выражение — это время Т, необходимое для выполнения действия. Относительным показателем автоматизации является коэффициент автоматизации, или коэффициент навыка:

Kн = Тсп/Туч,

где Тсп — время, необходимое специалисту для выполнения данного действия (деятельности); Туч — время, необходимое учащемуся для выполнения того же действия.

Понятно, что Kн может изменяться от 0 до 1,0 в процессе обучения. В случаях, когда не требуется высокая степень автоматизации деятельности, задается Kн = 0,5.

Чем опаснее промедление в выполнении действия (летчик, врач, спортсмен), тем ближе к 1,0 задают значение Kн. Коэффициент автоматизации деятельности

используется для назначения времени на экзамен по любому предмету. Для этого определяют время, необходимое заведомо квалифицированным в данном предмете людям (учителю, мастеру) на выполнение пробы, а затем, задавшись значением Kн,

подсчитывают время на контроль по формуле:

Туч = Тсп/Kн.

Аналогичным образом можно рассчитать время, необходимое для выполнения одного конкретного задания.

10.2.9.Осознанность усвоения

Входе своего роста и развития человек обучается различным видам деятельности. В век сплошной механизации и автоматизации человеческой деятельности почти все его трудовые функции передаются машинам, которые выполняют их

сболее высокими показателями, чем это делает человек. Что же остается человеку, и что никогда не смогут делать машины?

Человеку остается выбор и обоснование вида и способа деятельности, т.е. то, что в психологии называется осознанной интеллектуальной деятельностью. Такой характер деятельность приобретает, когда деятель может обосновать и аргументировать выбор своего решения или способа действия, опираясь на закономерности и принципы науки, приложимые к данному случаю, а также из соображений выгодности или полезности. В зависимости от эрудиции деятеля возможны четыре способа аргументации, которые образуют четыре уровня осознанности выполняемого действия.

Нулевой уровень осознанности соответствует действию, когда оно осуществляется по правилу или алгоритму без способности деятеля аргументировать его выбор и обосновать его научные основы. Так действуют не только компьютер и станок-автомат, но часто и люди.

350

Г л а в а 10. Проектирование электронных учебно-методических комплексов

Первый уровень осознанности — выбор способа действия аргументируется закономерностями, правилами и понятиями, принадлежащими к одному из предметов программы обучения, например физике, химии или литературе. Этот уровень осознанности назовем предметным. Решение задач на предметном уровне осознанности не превосходит второго уровня усвоения, поскольку внутрипредметные правила и алгоритмы обеспечивают деятельность, ограниченную изучаемым предметом.

Второй уровень осознанности действия возникает, когда учащийся начинает воспринимать отдельные предметы школьного учебного плана не как изолированные друг от друга области знания, а как разные стороны и свойства одного и того же объекта, связанные между собой и часто перекрывающие друг друга. В этом случае для аргументации выбора решения учащийся опирается на ряд смежных предметов и алгоритмы, предоставляемые ими для деятельности. Например, при решении физических задач учащийся учитывает химизм происходящих явлений или экологические аспекты своего решения. Понятно, что второй уровень осознанности усвоения тесно связан со ступенью абстракции изучаемого предмета (чем выше, тем лучше) и обеспечивает успешное решение задач третьего уровня усвоения. Этот уровень осознанности получил название межпредметного.

Третий уровень осознанности действия возникает, по всей вероятности, тогда, когда учащийся усваивает учебные предметы, излагаемые на четвертой ступени абстракции — аксиоматической, и в дальнейшем использует сформированный таким образом метод мышления для анализа событий и решения задач третьегочетвертого уровней усвоения в своей практике. Можно сказать, что при выполнении деятельности с опорой на третий уровень осознанности учащийся использует весь арсенал современной науки для выбора и обоснования своих решений. Это высший уровень человеческого осознания своей деятельности и развития человеческого интеллекта. Этот уровень осознанности можно назвать системным. В некоторых случаях может оказаться полезным относительный показатель степени осознанности усвоения — коэффициент осознанности Kо, характеризующий отношение актуальной (текущей) степени осознанности усвоения к максимально возможной.

10.2.10. Исходные данные для проектирования педагогической системы

Выше были рассмотрены разработанные диагностичные параметры задания целей обучения по экзистенциальным свойствам личности. Они обобщены в виде логической структуры — графа, представленного на рис. 10.18.

Мы познакомились с вопросами:

•выбора дисциплин для подготовки специалиста;

•отбора содержания учебной дисциплины в зависимости от уровня развития соответствующей науки, требований будущей деятельности учащегося и его готовности к ее восприятию;

•требуемых уровней усвоения содержания, степени автоматизации деятельности и осознанности усвоения по отдельным учебным элементам.

Это исходные положения психолого-педагогической науки, необходимые для осознанного проектирования педагогических систем любого образования.

351

Ч А С Т Ь 3. ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

Рис. 10.18. Структура параметров целей обучения

10.2.11. Подготовка содержания образования и целей обучения, проверка их посильности для учащихся

Счастье отдельного человека состоит в том, что его учили и научили тому, к чему у него есть природная склонность и естественные задатки к высокому качеству усвоения. Только в этом случае можно в итоге образования воспитать творца.

Содержание образования должно строиться как профильно-ориентированная совокупность источников, называемых учебными предметами. Если предметы отобраны, то остается построить их логические структуры и выделить все содержащиеся в этих предметах учебные элементы, а затем назначить цель изучения каждого УЭ в терминах:

а — ступень абстракции (феноменологический; качественный; количественный; аксиоматический УЭ);

b — уровень усвоения (знания знакомства; по памяти; решение нестандартных задач и творческий УЭ);

о — степень осознанности (по алгоритму; внутрипредметный; межпредметный; системный УЭ);

Kн — коэффициент автоматизации или навыка (по времени выполнения действия или системы действий по отношению ко времени их выполнения специалистом).

Чтобы обоснованно поставить цели обучения, надо знать будущую потребность учащихся в предлагаемом для изучения содержании. В персонализированном образовании цели хорошо и диагностично описаны.

Зная диагностичную цель обучения, можно получить эмпирическую формулу для расчета того объема информации, который учащемуся надо усвоить, а затем

352